Chauffe-eau thermodynamique : quelle consommation ?

publié le 10/07/2024 | mis à jour le 26/08/2024 | par Mareva Gobbini

Le chauffe-eau thermodynamique : un fonctionnement économique ?

Oui, le chauffe-eau thermodynamique est réputé comme un des meilleurs systèmes de production d’eau chaude sanitaire sur le marché actuel. Il consomme moins et mieux qu’un chauffe-eau électrique. Pourquoi ? Son fonctionnement s’appuie sur l’utilisation d’une énergie renouvelable et d’un système de production à haute performance énergétique. Voici comment.

Rappel du fonctionnement du chauffe-eau thermodynamique

Un chauffe-eau thermodynamique se compose le plus souvent d’une pompe à chaleur (PAC) air-eau intégrée au ballon d’eau chaude. La pompe à chaleur air-eau fait partie des modèles de chauffage de la maison les plus économiques sur le marché actuel. Il existe d’autres versions du chauffe-eau thermodynamique intégrant une PAC géothermique ou PAC solarothermique. Toutefois, les modèles les plus vendus sont composés d’une PAC air-eau.

La pompe à chaleur du chauffe-eau récupère l’énergie de l’air extérieur (version split avec unité extérieure) ou de l’air ambiant (version monobloc) pour chauffer l’eau de la cuve de stockage du chauffe-eau.

Concrètement, l’air est aspiré par le ventilateur d’une unité extérieure ou directement intégré au chauffe-eau.

L’énergie thermique de l’air est récupérée pour chauffer un liquide caloporteur dans le circuit fermé de la PAC. Ce liquide monte en pression via un compresseur, puis est transporté par un échangeur thermique pour chauffer l’eau de la cuve de stockage.

Le cycle du chauffe-eau thermodynamique recommence jusqu’à atteindre la température de consigne de l’appareil.

Notez toutefois que le chauffe-eau thermodynamique utilise de l’électricité pour faire fonctionner ses composants. D’autre part, une résistance thermique est placée à l’intérieur du ballon d’eau chaude du chauffe-eau thermodynamique. Celle-ci peut fonctionner en relais lorsque les températures extérieures sont trop basses.

Malgré ces éléments, le fonctionnement du chauffe-eau thermodynamique repose en grande majorité sur l’utilisation d’une énergie renouvelable (illimitée et gratuite).

Le chauffe-eau thermodynamique plus économique qu’un cumulus ?

Le chauffe-eau thermodynamique (CET) dispose d’un mode de fonctionnement économique qui lui permet d’avoir un rendement bien supérieur à un cumulus classique. Contrairement à un chauffe-eau électrique qui fonctionne à 100 % à l’énergie électrique pour produire de l’eau chaude, le CET utilise en effet de son côté une énergie renouvelable. Ce niveau de performance est mesuré par le coefficient de performance (COP) de l’appareil.

Concrètement, cet indicateur permet d’évaluer le ratio entre l’énergie produite et l’énergie utilisée. Ainsi, on dit qu’un chauffe-eau thermodynamique de COP 4 produit 4 kW de chaleur pour 1 kW d’électricité consommée.

Plus le COP est élevé, plus le chauffe-eau thermodynamique est économique. En principe, un chauffe-eau thermodynamique avec de bonnes performances dispose d’un COP entre 3 et 4.

De son côté, un chauffe-eau électrique utilise une énergie très coûteuse à l’usage avec un mode de fonctionnement où 1 kW de chaleur produite équivaut à 1 kW d’électricité consommée. L’électricité fait partie des énergies les plus chères sur le marché, surtout pour le chauffage.

Selon l’Ademe (Agence de la transition écologique), un chauffe-eau thermodynamique permet d’avoir une consommation d’énergie jusqu’à 70 % inférieure par rapport à un cumulus électrique.

Comment calculer la consommation d’électricité d’un chauffe-eau thermodynamique ?

Voyons comment estimer la consommation d’un chauffe-eau en kWh.

Les facteurs impactant la consommation d’un chauffe-eau

Qu’il soit thermodynamique ou électrique, différents paramètres sont à prendre en compte lorsque l’on veut mesurer la consommation d’énergie d’un chauffe-eau :

• le volume annuel d’eau chaude consommée qui va déterminer la taille du ballon d’eau chaude, sachant qu’en moyenne il est de 50 L par personne et par jour ;
• la température de l’eau froide dans la cuve qui se situe en moyenne à 12 °C au niveau national (fourchette entre 10 °C en hiver et 15 °C en période estivale) ;
• la température de consigne du chauffe-eau, qui varie entre 50 °C et 60 °C maximum. En dessous de 50 °C, il y a un risque de légionellose (une maladie causée par une bactérie pouvant être responsable de désordres digestifs et d’une pneumonie en cas d’absorption de l’eau) et au-dessus de 60 °C, vous risquez une surconsommation d’énergie ;
• le coefficient V40 du chauffe-eau qui permet d’évaluer la quantité d’eau chaude fournie par l’appareil pour atteindre une température à 40 °C en sortie de robinet. Pour un chauffe-eau performant, le coefficient V40 est de 1,75. Concrètement, cela signifie que le chauffe-eau arrive à produire 1,75 fois son volume d’eau chaude à 40 °C ;
• la puissance thermique nécessaire au chauffe-eau pour augmenter de 1 °C la température d’1 m3 d’eau froide = 1,163 kWh.

La formule de calcul de la consommation en kWh d’un chauffe-eau

Voici la formule à appliquer pour calculer la consommation en kWh d’un chauffe-eau :

[Puissance thermique x (température eau chaude – température eau froide) x nombre de litres d’eau chaude à 40 °C consommée par an] / 1 000

Sur la base des paramètres précédents, prenons l’exemple d’une famille de 3 personnes (couple avec un enfant), avec un chauffe-eau de 150 L :

• la consommation annuelle est de 54 750 L pour une eau chaude à 65 °C ;
• la puissance thermique pour augmenter la température de l’eau 1 °C est 1,163 kWh ;
• la température de l’eau froide est de 12 °C, il faut donc 43 °C pour atteindre la température de consigne est de 55 °C soit 55 °C – 12 °C ;
• le nombre de litres d’eau chaude consommée à 40 °C est de 54 750 L / 1,75 (coefficient V40) = 31 285 L ;
• la consommation annuelle du chauffe-eau classique en kWh est estimée à : (1,163 kWh x 43 °C x 31 285 L) / 1 000 = 1 564 kWh.

Estimer combien consomme un chauffe-eau thermodynamique en kWh

En moyenne, les économies d’énergie estimées avec un chauffe-eau thermodynamique de COP 4 par rapport à un cumulus classique sont de l’ordre de 70 %.

Reprenons notre exemple de la famille de 3 personnes avec une consommation annuelle de 1 564 kWh avec un chauffe-eau électrique classique. Avec un chauffe-eau thermodynamique, la consommation en kWh approximative peut être réduite à 469 kWh (estimation de 1 564 kWh x 70 %).

La consommation d’un chauffe-eau thermodynamique vs cumulus électrique : laquelle est la plus économique ?

En comparaison d’un chauffe-eau électrique classique, un chauffe-eau thermodynamique consomme beaucoup moins d’énergie en kWh. En conséquence, vous pouvez diviser par 3 le montant de votre facture d’électricité en moyenne.

Découvrez quelques exemples de différences de consommation entre un chauffe-eau thermodynamique et un chauffe-eau électrique.

Chauffe-eau thermodynamique vs cumulus électrique : comparatif consommations en kWh

À titre indicatif, découvrez les consommations annuelles moyennes d’un chauffe-eau thermodynamique en fonction de la taille du ballon d’eau chaude :

Combien coûte la consommation d’un chauffe-eau thermodynamique vs cumulus électrique ?

Pour vous donner une idée, voici un comparatif de consommations annuelles en euros (€) entre un chauffe-eau thermodynamique et un chauffe-eau électrique.

Notre comparatif reprend les tailles de ballon d’eau chaude de notre exemple précédent afin de répondre à des profils variés de consommateurs :

Comment optimiser la consommation d’un chauffe-eau thermodynamique ?

Pour faire des économies d’énergie, il est recommandé de remplacer son vieux chauffe-eau électrique par une version thermodynamique. Pour faire le meilleur choix, le mieux est de se référer à l’étiquette énergétique présente sur l’appareil.

Différents éléments doivent être pris en compte pour maîtriser la consommation d’un chauffe-eau thermodynamique. Vous pourrez ainsi mieux et moins consommer d’énergie au quotidien.

Le choix de la pièce d’installation

Le chauffe-eau thermodynamique doit être installé dans une pièce avec une température ambiante supérieure à 8 °C de manière constante et d’une surface de 20 m³ pour assurer la circulation de l’air.

En dessous de cette température, la pompe à chaleur risque de ne pas démarrer. La résistance électrique dans le ballon d’eau chaude va être sollicitée, ce qui va faire augmenter la consommation du chauffe-eau.

D’autre part, la pièce choisie doit être suffisamment éloignée des pièces de vie (chambres, salon) car la pompe à chaleur fait du bruit. Le risque de nuisances sonores de la PAC est important.

Il est recommandé d’installer une couche isolante autour de la cuve du chauffe-eau thermodynamique afin de limiter les déperditions de chaleur.

Le dimensionnement de la cuve

La taille du ballon d’eau chaude du chauffe-eau thermodynamique doit correspondre aux besoins énergétiques du logement. Ce point est important car un chauffe-eau avec une cuve mal dimensionnée va consommer trop d’énergie par rapport aux besoins réels :

• un ballon d’eau chaude trop grand va solliciter plus souvent la pompe à chaleur qui va surconsommer pour chauffer et maintenir la température de l’eau chaude dans la cuve ;
• un ballon d’eau chaude trop petit va se vider plus rapidement et souvent déclencher le cycle de chauffe de la PAC.

Selon l’Ademe, « 30 % des chauffe-eau sont surdimensionnés. Passer de 200 litres à 50 litres revient à économiser 300 à 400 kWh/an ! »

Un installateur professionnel peut vous aider à choisir la capacité d’un chauffe-eau thermodynamique en fonction du nombre de personnes dans le logement et des habitudes de consommation.

En général, un chauffe-eau thermodynamique de 200-250 L suffit pour une famille de 4 personnes.

L’entretien régulier du chauffe-eau

Bien que non obligatoire, l’entretien d’un chauffe-eau thermodynamique permet de préserver les performances et la durée de vie de l’appareil.

Nous vous recommandons d’effectuer une maintenance annuelle du chauffe-eau par un professionnel chauffagiste. Celui-ci va procéder à plusieurs points de contrôle comme :

• le détartrage du chauffe-eau afin d’éliminer les dépôts de calcaire à l’intérieur de la cuve ;
• la vidange du chauffe-eau ;
• le contrôle de la température de consigne ;
• la vérification du risque de fuite et des composants internes.

Les écogestes au quotidien

Plusieurs changements d’habitudes de consommation peuvent aussi vous aider à réduire votre consommation d’eau chaude :

• le fait de prendre des douches plutôt que des bains ;
• le réglage du thermostat du chauffe-eau à 55 °C plutôt que 60-65 °C ;
• l’installation de réducteurs de débit d’eau sur les robinets ou les douches ;
• l’utilisation des mitigeurs en position eau froide lorsque l’eau chaude n’est pas absolument nécessaire.

En résumé, un chauffe-eau thermodynamique est un appareil de production d’ECS vertueux et économique à l’usage. Toutefois, certaines contraintes (dont le COP, le volume du ballon d’eau chaude, l’installation) doivent être prises en compte pour un rendement optimal de votre investissement.