La production d'eau chaude sanitaire (ECS) dans une habitation moderne est un élément clé du confort, et l'avènement des ballons thermodynamiques a ouvert de nouvelles perspectives en matière d'efficacité énergétique. L'installation de plusieurs ballons thermodynamiques, judicieusement agencés, peut offrir des solutions sur mesure pour répondre à des besoins variés, qu'il s'agisse de propriétés de grande taille, de configurations spécifiques ou d'une volonté d'optimiser les coûts de fonctionnement à long terme. Cette approche, bien que pouvant sembler complexe à première vue, repose sur des principes de fonctionnement clairs et peut être adaptée à de nombreuses situations, allant de la rénovation d'une ancienne demeure à la construction d'une nouvelle résidence.
Un ballon thermodynamique, également appelé chauffe-eau thermodynamique, fonctionne sur le principe de la pompe à chaleur aérothermique. Il capte les calories présentes dans l'air ambiant (ou dans l'air extrait d'une ventilation mécanique) pour chauffer l'eau contenue dans sa cuve. Cette technologie présente un avantage majeur : son rendement. Pour chaque kilowatt-heure d'électricité consommé, un ballon thermodynamique peut restituer entre 3 et 5 kWh d'énergie thermique.
Les chauffe-eau thermodynamiques sont par principe plus efficaces à des températures faibles. Cela signifie qu'ils sont particulièrement bien adaptés aux environnements où l'air ambiant est relativement tempéré, comme un garage isolé ou une buanderie. Le maintien en température pour un ballon de 200 litres est estimé à environ 100 euros par an, un coût non négligeable qui peut être amorti par l'efficacité intrinsèque de la technologie thermodynamique par rapport à un système purement électrique.
Cependant, il est crucial de noter que la convection dans le corps de chauffe d'un chauffe-eau électrique est très importante. L'eau chaude monte naturellement en haut du réservoir, et c'est la résistance électrique seule qui s'occupe du maintien en température du reste de l'eau. Dans le cas d'un ballon thermodynamique, le principe est similaire dans son fonctionnement de distribution, mais la source d'énergie pour le préchauffage est renouvelable et plus économique.
L'idée de juxtaposer ou de mettre en série plusieurs ballons thermodynamiques répond souvent à des besoins spécifiques de distribution d'eau chaude et de gestion des volumes. Examinons les configurations possibles et les logiques qui les sous-tendent.
Une configuration fréquente consiste à installer un ballon thermodynamique principal, souvent placé dans un endroit propice à la récupération de calories (garage isolé, cellier, buanderie non chauffée), et un second ballon, qui peut être un ballon classique électrique ou un autre ballon thermodynamique, servant d'appoint ou de réserve.
Dans le cas d'une installation où le premier ballon, thermodynamique, alimente directement des points de puisage éloignés (cuisine, chambre d'amis au rez-de-chaussée), il est parfois envisagé de placer un second ballon à l'étage pour desservir les salles de bain principales et la suite parentale. L'idée serait de mettre ce deuxième ballon "en série" avec le premier, avec une résistance électrique en complément.
Ce branchement se fait en injectant l'eau préchauffée du premier ballon (ballon A) dans l'arrivée d'eau froide du second ballon (ballon B). Le ballon B, s'il s'agit d'un modèle classique, utilisera sa résistance pour amener l'eau à la température désirée. Si le ballon B est également thermodynamique, il puisera les calories de son environnement pour compléter le chauffage.
Il est important de noter que "il faut obligatoirement un groupe de sécurité pour chaque ballon". Ce dispositif assure la protection du ballon contre les surpressions. En sortie du ballon B, une fois l'eau chauffée, il est nécessaire de la mitiger avant sa distribution. Cela signifie qu'un mitigeur thermostatique doit être installé pour mélanger l'eau chaude avec de l'eau froide afin d'atteindre la température de confort souhaitée (par exemple, 45°C) et d'éviter tout risque de brûlure.
L'un des défis dans les installations de production d'eau chaude sur de grandes distances est le temps d'attente avant que l'eau chaude n'arrive au point de puisage. Pour pallier cela, des systèmes de "bouclage" d'eau chaude sanitaire (ECS) sont parfois mis en place. Ces boucles maintiennent l'eau en circulation dans les tuyaux, la réchauffant en permanence pour réduire le temps d'attente.
Cependant, l'utilité réelle de ces systèmes de bouclage peut être sujette à débat. Si le ballon est situé à 15-20 mètres des points de puisage, un bouclage peut sembler judicieux. Une solution alternative, souvent plus efficiente, consiste à placer le ballon au plus près des points de consommation principaux. "De mon point de vue, il vaut mieux avoir les ballons au plus près de l'utilisation. Aussi bien au niveau coût qu'au niveau confort."
En effet, "il est plus facile de transporter l'énergie sous forme d'électricité que sous forme de chaleur dans l'eau chaude, en raison des pertes le long du parcours. Donc, avoir des ballons au plus près de l'utilisation." Cela signifie que si l'on a des besoins importants à l'étage, un ballon dédié à l'étage, même s'il est plus petit, peut être plus pertinent qu'un gros ballon central avec une longue boucle.
Le problème se complique lorsque l'on combine production d'énergie renouvelable (solaire, thermodynamique) et besoins variables. "Nous avons d'emménagé dans une longère, et évidemment, 3 mois après notre arrivée, notre ballon thermodynamique vient de lâcher… Comme nous prévoyons de gros travaux de rénovation d'ici 1 an (tout casser -> tout refaire), nous ne voulons pas faire n'importe quoi pour le remplacer, afin de le conserver après nos rénovations." Cette situation illustre la nécessité de planifier l'installation en fonction des projets à moyen terme.
Le choix entre un ballon thermodynamique et un ballon électrique classique pour un appoint, ou l'option d'un second ballon thermodynamique, dépend de plusieurs facteurs, notamment la disponibilité d'un environnement propice à la récupération de calories et le coût d'exploitation envisagé.
Comme mentionné précédemment, les chauffe-eau thermodynamiques sont plus efficaces à des températures ambiantes basses. Si le second ballon est placé dans une buanderie sans possibilité de gainage vers l'extérieur, son efficacité sera directement liée à la température de cette pièce. Si la buanderie est chauffée, un ballon thermodynamique y sera moins performant qu'un ballon classique. Dans ce cas, un ballon "normal" (électrique) pourrait suffire comme réserve ou appoint.
"Je dois aussi amener un tuyau d'eau froide au ballon B pour mitiger l'eau chaude en sortie on est d'accord." Cette précision est importante : l'eau sortant du ballon A (potentiellement à 55-60°C) alimente le ballon B. Si le ballon B est également thermodynamique, il cherchera à réchauffer cette eau. Si le ballon B est un modèle électrique, il utilisera sa résistance. Dans tous les cas, l'eau distribuée devra être mélangée à de l'eau froide via un mitigeur thermostatique pour atteindre la température de confort souhaitée (par exemple, 45°C).
Le maintien en température d'un ballon de 200 litres par résistance électrique seule peut coûter environ 100 euros par an. Dans le cas d'un système bi-énergie, où un ballon thermodynamique préchauffe l'eau avant qu'elle n'atteigne un second ballon, la consommation électrique du second ballon (si c'est un modèle classique) sera réduite, car l'eau sera déjà à une température plus élevée.
"Au prix que ça coûte pourquoi s'en priver," suggère une approche pragmatique. L'investissement initial dans un système plus complexe avec plusieurs ballons peut être justifié par les économies d'énergie réalisées sur le long terme, surtout si l'on bénéficie d'une production d'énergie solaire ou d'une source de chaleur d'appoint économique.
Pour ceux qui craignent l'attente de l'eau chaude, un "ballon plus petit ou un instantané serait plus approprié si vous avez peur de l'attente." Cependant, pour des besoins importants, comme ceux de propriétés de grande taille ou des familles nombreuses, des ballons de plus grande capacité, potentiellement combinés, restent la solution privilégiée.
Le dimensionnement des ballons d'eau chaude est crucial pour assurer un confort optimal sans surconsommation inutile. Dans le cas d'une rénovation d'une maison de 360 m², le besoin en ECS peut être estimé à environ 300 litres. Pour anticiper les usages, comme le raccordement de lave-linge et lave-vaisselle via des mélangeurs thermostatiques, un sur-dimensionnement à 400 litres peut être envisagé, justifiant l'utilisation de deux ballons de 200 litres chacun.
"Le 1er choix est entre un ballon thermodynamique ou électrique, en sachant que pour le moment nous ne sommes que 2, mais que d'ici quelques années nous pensons avoir 2 enfants, et que de la famille vient souvent en visite. Nous penchons pour le moment pour un thermodynamique car après des recherches internet cela semble plus rentable qu'un ballon électrique au bout de quelques années." Cette réflexion souligne la rentabilité à long terme des systèmes thermodynamiques, malgré un coût d'achat potentiellement plus élevé.
La décision de placer le ballon dans un bâtiment annexe à 15-20 mètres des sorties d'eau chaude soulève la question de l'installation d'une tranchée pour passer les tuyaux d'eau chaude ou d'opter pour un petit ballon d'appoint (50L, électrique ?) près des points de consommation. La première option, bien que plus coûteuse en installation, permet de centraliser la production et de bénéficier d'un volume d'eau chaude plus conséquent. La seconde option, plus simple à mettre en œuvre dans l'immédiat, peut entraîner une consommation électrique supplémentaire pour le petit ballon d'appoint.
Il est également pertinent de se poser la question de la mobilité future des équipements. Si un ballon neuf est installé maintenant dans un local de chauffage, pourra-t-il être déplacé dans un grenier plus tard, si l'agencement des lieux évolue ? La conception de l'installation doit donc anticiper ces éventualités, en prévoyant les raccordements et les supports nécessaires.
L'utilisation de plusieurs ballons thermodynamiques, ou d'une combinaison de ballons thermodynamiques et classiques, offre une flexibilité considérable pour optimiser la production d'eau chaude sanitaire. Que ce soit pour pallier les longues distances de distribution, pour gérer des besoins fluctuants ou pour maximiser l'efficacité énergétique, ces configurations permettent d'adapter la solution à la configuration spécifique de chaque habitation. Le choix de l'agencement, du type de ballons et des technologies d'appoint doit être guidé par une analyse approfondie des besoins, des contraintes techniques et des objectifs économiques à long terme, tout en tenant compte des évolutions futures de l'habitation. Il est toujours conseillé de consulter des professionnels pour valider la conception et la mise en œuvre de telles installations, afin de garantir leur bon fonctionnement et leur sécurité.
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