Eau Chaude Sanitaire (ECS) via pompe à chaleur : avantages et inconvénients

La pompe à chaleur (PAC) avec production d’eau chaude sanitaire (ECS) intégrée est une solution intéressante pour satisfaire deux besoins avec une énergie propre, renouvelable et gratuite.

En combinant deux fonctionnalités essentielles dans une seule unité, ce système offre de nombreux avantages en termes d’efficacité énergétique, d’économies de coûts et d’optimisation de l’espace.

Cependant, comme tout dispositif, il a aussi des limites et des inconvénients… qui peuvent être neutralisés avec une autre option, le chauffe-eau thermodynamique. Explications…

Pompe à chaleur avec production d’eau chaude sanitaire

Le système PAC avec ECS est composé d’une pompe à chaleur aérothermique, de type air – eau, et d’un ballon de stockage et fournit donc à la fois le chauffage et l’ECS pour l’habitation. 

PAC avec ECS intégrée : comment ça marche ?

Le fonctionnement de la pompe à chaleur peut être résumé comme suit : 

• Le fluide frigorigène, très froid à l’état liquide, va capter les calories de l’air extérieur même par basse température. Ainsi réchauffé, il passe à l’état gazeux dans l’évaporateur de l’unité extérieure de la pompe à chaleur ;
• Pour augmenter encore plus sa température, ce gaz passera dans le compresseur, où il subira un réchauffement par compression ;
• Condenseur : cette chaleur sera par la suite transmise à l’eau du circuit du chauffage. En transmettant sa chaleur au réseau de chauffage, le fluide frigorigène va refroidir et repasser à l’état liquide ;
• Détendeur : la température du fluide est davantage abaissée par la diminution de sa pression pour être à nouveau en mesure de récupérer des calories de l’air extérieur. Et la boucle recommence.

Dans le cas d’une pompe à chaleur avec ECS intégrée, l’unité intérieure comprend également un ballon d’eau chaude d’une contenance généralement comprise entre 170 et 300 litres selon la taille du foyer. Il complète les autres émetteurs de chaleur que sont par exemple les radiateurs et le chauffage au sol. Notons également la présence d’un système de régulation pour gérer les différents besoins.

Ce ballon d’eau chaude sanitaire est traversé par un tube en serpentin contenant le gaz réchauffé qui transfère sa chaleur, le ballon jouant le rôle de stock d’énergie. Après avoir livré sa chaleur, le gaz repasse à l’état liquide, passe dans le détendeur qui réduit sa pression puis capte à nouveau les calories à l’extérieur du logement.

PAC avec ECS intégrée : quels avantages ?

Le recours à la pompe à chaleur pour produire son eau chaude sanitaire présente plusieurs avantages : 

• Optimisation de la consommation d’énergie, à la fois en bénéficiant du système de chauffage par aérothermie pour produire l’ECS mais aussi en profitant de la technologie « Inverter » qui adapte la puissance de la PAC aux besoins du foyer (si vous optez pour un modèle équipé de cette technologie). Selon le COP de la pompe à chaleur, les économies d’énergie à la clé peuvent atteindre 70 % ;
• Le gain d’espace, dans la mesure où le ballon d’eau chaude sanitaire et l’unité intérieure de la pompe à chaleur se trouvent dans une même colonne. Un avantage d’autant plus intéressant lorsque l’on sait que le prix du mètre carré est en augmentation constante, surtout en milieu urbain. Attention : avec un ballon d’ECS, l’unité intérieure est plus volumineuse ;
• Baisse de l’investissement de départ, surtout si vous comptez remplacer une chaudière à double service, qui fournit à la fois le chauffage et l’ECS. En effet, l’alternative à la PAC avec ECS intégrée serait par exemple l’installation de deux nouveaux systèmes distincts, un pour le chauffage et un pour l’ECS (pompe à chaleur air – eau classique et chauffe-eau électrique, par exemple) ;
• L’intégration ou non de l’ECS n’est pas vraiment ce qui impacte le plus le prix d’achat de la PAC ;
• Baisse de l’empreinte écologique du logement ;
• Le dispositif est éligible aux aides de l’Etat.

PAC avec ECS intégrée : quels inconvénients ?

Les avantages du système PAC avec ECS intégrée sont intéressants, mais quelques inconvénients peuvent nuire à votre confort.

Dans les régions qui connaissent des hivers rudes, l’efficacité du système pompe à chaleur avec ECS intégrée est réduite. En effet, la PAC va prioriser la production d’eau chaude sanitaire, ce qui impacte directement sa capacité à chauffer le logement. Un système de chauffage d’appoint s’impose, avec tous les inconvénients qui s’y rattachent (coût supplémentaire et confort thermique réduit).

Ensuite, la production d’eau chaude sanitaire peut entraîner une consommation excessive d’électricité avec une PAC basse ou moyenne température. La production d’eau chaude sanitaire (ECS) par une pompe à chaleur (PAC) basse température requiert une température plus élevée que celle requise pour le chauffage.

La PAC devra donc travailler plus intensément et plus souvent pour atteindre cette température plus élevée, ce qui peut entraîner une usure plus rapide de l’équipement.

Pour éviter la prolifération de bactéries, notamment la légionelle, l’eau chaude sanitaire doit être portée à une température d’au moins 60°C régulièrement. C’est ce que l’on appelle « cycle anti-légionelle ».

Les PAC basse température doivent faire un effort supplémentaire pour atteindre cette température, ce qui accélère leur usure. C’est pourquoi la PAC haute température (70° C) est vivement conseillée.

Enfin, et même s’il y a un gain de place dans la mesure où une seule colonne suffit au système PAC + ballon ECS (contre deux colonnes avec un système déporté), l’ensemble peut être relativement encombrant, avec une hauteur de 2 mètres dans le cas d’un ballon volumineux.

Cela peut poser problème pour les logements qui ne disposent pas d’un local suffisamment grand. Une alternative existe : une PAC avec production d’ECS déportée. Ici, le ballon d’eau chaude et le PAC sont physiquement séparés, mais le principe de fonctionnement reste le même.

Chauffe-eau thermodynamique indépendant

Cette option est tout aussi intéressante, dans la mesure où l’on reste sur le même principe de fonctionnement de la PAC air – eau.

Comment fonctionne le chauffe-eau thermodynamique ?

Le chauffe-eau thermodynamique est en réalité une forme spécifique de pompe à chaleur. Alors qu’une PAC air – eau classique fournit de la chaleur à un système de chauffage, le chauffe-eau thermodynamique est spécifiquement conçu pour chauffer l’eau sanitaire. Voici comment fonctionne un chauffe-eau thermodynamique :

1. Prélèvement de chaleur : tout comme la PAC, le chauffe-eau thermodynamique prélève de l’énergie thermique de l’air ambiant, par exemple l’air extérieur, l’air d’une pièce non chauffée ou même l’air extrait d’un système de ventilation. La plupart du temps, il se trouve dans un local technique, dans une cave, ou dans une buanderie ;
2. Chauffage de l’eau : l’énergie thermique prélevée par l’évaporation d’un fluide frigorigène dans un évaporateur. Le fluide frigorigène passe à l’état gazeux puis circule dans un compresseur qui augmente sa température. Ce fluide chaud passe ensuite dans un condenseur, où il cède sa chaleur par condensation à l’eau du ballon de stockage ;
3. Retour à l’état liquide : après avoir cédé sa chaleur, le fluide frigorigène retourne à l’état liquide et le cycle peut recommencer.

La principale différence entre une PAC classique et un chauffe-eau thermodynamique réside dans leur utilisation. La PAC est généralement utilisée pour le chauffage des pièces d’un bâtiment et parfois pour la production d’eau chaude sanitaire, tandis que le chauffe-eau thermodynamique est exclusivement utilisé pour la production d’ECS.

Par conséquent, cet équipement est plus compact, car il n’a pas besoin de se connecter à un système de chauffage central.

Quels sont les avantages du chauffe-eau thermodynamique ?

Le chauffe-eau thermodynamique présente plusieurs avantages, notamment son efficacité énergétique et son faible impact environnemental :

1. Efficacité énergétique : le chauffe-eau thermodynamique est très économe en énergie, puisqu’il peut réduire la consommation d’énergie pour la production d’eau chaude sanitaire jusqu’à trois fois comparé à un chauffe-eau électrique classique ;
2. Impact environnemental : le chauffe-eau thermodynamique a un impact environnemental plus faible, dans la mesure où il émet dix fois moins de CO2 qu’un appareil utilisant une énergie fossile ;
3. Éligibilité aux subventions : ce dispositif est éligible aux aides de l’Etat car il utilise une énergie renouvelable ; 
4. Capacité de stockage : le chauffe-eau thermodynamique dispose généralement d’un grand réservoir pour stocker l’eau chaude (jusqu’à 300 litres) ;
5. Indépendance des systèmes : en séparant le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire, vous pouvez éviter d’user prématurément votre système de chauffage en été lorsque vous n’avez besoin que d’eau chaude ;
6. Résistance d’appoint : le chauffe-eau thermodynamique dispose d’une résistance électrique d’appoint qui peut être utilisée en cas de besoin, par exemple lors des jours les plus froids de l’hiver.

Quels sont les inconvénients du chauffe-eau thermodynamique ?

Malgré les économies d’énergie réalisées, le chauffe-eau thermodynamique est un équipement relativement cher.

Ensuite, le fait qu’il embarque une petite pompe à chaleur pour chauffer l’eau va forcément produire du bruit supplémentaire (compresseur), ce qui élimine la possibilité de l’installer dans une pièce à vivre.

Vous devez donc impérativement l’installer dans un local technique. Enfin, dans le cas le plus courant où le ballon thermodynamique pompe la chaleur dans l’air de la pièce dans laquelle il se trouve, alors il en résulte une baisse de température ambiante de cette pièce d’environ un degré (en fonction du volume de la pièce). 

Que choisir : PAC avec ECS intégrée ou chauffe-eau thermodynamique ?

Les deux options permettent de réaliser de belles économies d’énergie tout en réduisant l’empreinte environnementale de votre logement… mais chacune présente des avantages et des inconvénients qui lui sont propres. Le tableau suivant vous aidera à orienter votre choix.

PAC avec ECS intégrée (ou PAC avec ballon déporté)	Chauffe-eau thermodynamique
Remplacement d’une ancienne chaudière fioulRemplacement d’une ancienne chaudière gazBesoin d’optimiser l’espace en utilisant une seule colonneRégion qui connaît des hivers relativement tempérésPréférence pour un seul contrat de maintenance	Besoin d’ECS uniquement, sans besoin de chauffageMaison sans système de chauffage centralMaison située dans une région au climat rigoureuxMaison familiale (6 personnes), avec un besoin important en ECS

PAC avec ECS intégrée : ce qu’il faut retenir

Le système de pompe à chaleur (PAC) avec production d’eau chaude sanitaire (ECS) intégrée est une solution économique et écologique pour chauffer et produire l’ECS dont vous avez besoin.

À la clé : optimisation de l’espace, investissement de départ réduit (dans le cas du remplacement d’une chaudière double fonction), réduction de l’empreinte écologique du logement, éligibilité aux aides de l’État et économies sur la facture énergétique.

Cette option présente toutefois quelques inconvénients, notamment dans les régions qui connaissent des hivers rigoureux, où la performance de chauffage peut être affectée. De plus, la production d’ECS peut entraîner une consommation excessive d’électricité et une usure plus rapide de l’équipement, surtout avec une PAC basse ou moyenne température.

Le chauffe-eau thermodynamique indépendant est une alternative intéressante pour produire son ECS. Il est très économe en énergie, a un faible impact environnemental, est éligible aux aides de l’État, offre une grande capacité de stockage d’eau chaude et permet une indépendance des systèmes. Toutefois, il nécessite un espace dédié pour son installation, peut produire du bruit et coûte relativement cher.