Une pompe à chaleur a-t-elle besoin d'un ballon tampon ?
Découvrez dans quels cas un ballon tampon doit accompagner une pompe à chaleur, ainsi que les avantages s'y rapportant.
Un accumulateur de chaleur sépare hydrauliquement le circuit de la pompe à chaleur (PAC) et celui des émetteurs de chauffage (radiateurs et/ou plancher chauffant). Il permet un fonctionnement homogène du chauffage et contribue à réaliser des économies de chauffage. Longtemps considérée comme un standard dans les installations bois ou solaires, la pompe à chaleur peut également être équipée d'un ballon tampon. Cet article explique quand cela est nécessaire et quels avantages cela apporte.
La fonction de l'accumulateur de chaleur pour le chauffage
Un accumulateur de chaleur consiste en un récipient isotherme rempli d'eau de chauffage, selon sa fonction. Si la pompe à chaleur est raccordée à un ballon tampon, celui-ci stocke la chaleur qu’elle génère pendant son fonctionnement. L'eau, ainsi stockée, pourra continuer à couvrir les besoins en énergie de l'habitation, bien que la pompe à chaleur soit arrêtée. Pendant qu'il alimente les pièces, la température dans le ballon de stockage baisse. Les experts parlent alors de “déchargement”.
Le réservoir de stockage stratifié peut être chargé et déchargé plus efficacement
Une forme particulière de stockage de chaleur est le stockage dit stratifié. Des strates (différentes couches de température) sont construites de telle manière que l'eau à l'intérieur ne se mélange pas. Des couches de différentes températures se superposent, l'eau la plus chaude s'accumulant en partie haute du réservoir. De cette façon, la chaleur peut encore être extraite du réservoir de stockage même lorsqu'il est presque vide. Si, au contraire, une pompe à chaleur est équipée d'un ballon tampon classique, des eaux de différentes températures se mélangeront jusqu’à être homogène dans l’ensemble du ballon. La température utile chute plus rapidement, le ballon de stockage ne peut pas être complètement déchargé et le générateur de chaleur doit s’allumer plus souvent.
Pourquoi mettre un ballon tampon ?
Fonctionnement régulier et usure réduite
Avec un ballon tampon, une pompe à chaleur peut fonctionner de manière plus régulière. Le ballon stocke l'énergie lorsque la production de chaleur est supérieure aux besoins du logement - à la mi-saison, par exemple - la pompe à chaleur doit se mettre en marche et s'arrêter moins souvent. Cela réduit les signes d'usure de l'équipement et peut prolonger la durée de vie du générateur de chaleur.
Important : les pompes à chaleur modernes telles que Vitocal 250-A et Vitocal 150-A sont particulièrement économiques grâce à la technologie Inverter avec des plages de modulation étendues (modulation de 20 à 100%). La puissance de la pompe à chaleur peut ainsi être automatiquement adaptée aux besoins en chaleur du bâtiment.
Débit constant et fonctionnement fiable
Le circuit frigorifique doit constamment libérer l'énergie thermique obtenue de l'environnement afin d'assurer un fonctionnement efficace. Un ballon tampon stocke la chaleur excédentaire, assurant un débit d'eau de chauffage constant. Si cette énergie n'est pas utilisée, l'augmentation de la pression du réfrigérant peut entraîner ce que l'on appelle un défaut de haute pression.
Important : une planification optimale permet d'éliminer le risque de défaillance technique lors de l'exploitation d'une pompe à chaleur sans ballon tampon. Votre partenaire Viessmann vous conseillera en tenant compte de toutes les circonstances.
Combinaison de générateurs de chaleur
Dans les systèmes de chauffage hybrides avec plusieurs générateurs de chaleur intégrés, un ballon tampon complète de manière optimale une pompe à chaleur. Si la pompe à chaleur est combinée à une chaudière à combustible fossile ou à une installation solaire thermique, par exemple, le ballon fait office d'interface et assure le bon fonctionnement des deux générateurs de chaleur.
La taille du ballon tampon
Il est important d’obtenir le bon dimensionnement lorsque vous combinez une PAC et un ballon tampon. Le principal facteur décisif ici est la puissance de chauffage. En règle générale une bouteille de découplage ou ballon tampon de 25 à 100L est suffisant pour toutes les PAC domestique. La puissance nominale est de 5L/kW pour s'affranchir de toutes contraintes hydraulique. Les notices indiquent également le volume minimal a respecter par modèle de PAC.
Pour une pompe à chaleur avec ballon tampon
La question de savoir si une pompe à chaleur doit être équipée d'un ballon tampon ou non est un sujet controversé dans la pratique. Ci-dessous, quelques raisons qui plaident en faveur du stockage thermique.
La pompe à chaleur avec ballon tampon fonctionne plus uniformément
Le stockage dissocie la génération de chaleur de la consommation de chaleur. Il absorbe l'énergie de la pompe à chaleur même lorsque la maison ne signale aucune demande. En conséquence, la pompe à chaleur peut fonctionner de manière uniforme et doit s'allumer et s'éteindre moins souvent. Cela évite les cycles courts et assure une plus longue durée de vie du matériel.
Les appareils modernes sont équipés d'un compresseur modulant. Cela permet d’adapter la puissance de la PAC aux besoins énergétiques de la maison, d’où un meilleur rendement global annuel. Sous cette condition, le stockage thermique n'est pas forcément nécessaire, mais cela permet de pallier à des erreurs de préconisation, par exemple une pompe à chaleur trop puissante au regard des besoins.
Les pompes à chaleur air/eau stockent l'énergie pour le dégivrage
En hiver, lorsque la température descend sous les 5°C, l’humidité relative contenue dans l’air extérieur peut se déposer sur l’évaporateur et givrer. Cela entrave le flux de l'air et réduit les performances de la pompe à chaleur. Pour éviter cela, les systèmes sont équipés d'un programme de dégivrage automatique. La chaleur accumulée dans le ballon est alors récupérée et est “réinjectée” dans le cycle thermodynamique pour permettre le dégivrage (dégivrage passif).
Débit volumique constant de la pompe à chaleur avec ballon tampon
Pour que les systèmes de pompes à chaleur fonctionnent de manière fiable, la chaleur du circuit frigorifique doit être constamment évacuée. Ceci peut être réalisé avec un débit d'eau de chauffage constant. Cependant, cela ne peut pas toujours être garanti sans un accumulateur de chaleur ou une bouteille de découplage. En fonction des éléments de régulation présents sur les émetteurs de chauffage (robinet thermostatique, vanne de mélange…) le débit dans l’installation peut alors varier, ce qui aura pour effet d’engendrer un défaut “haute pression” ou “manque de cession de chaleur” au niveau de la pompe à chaleur.
Interdiction tarifaire ou de fonctionnement, imposé par le fournisseur d'énergie
Les pompes à chaleur puisent beaucoup d'électricité dans le réseau public. En cas de surcharge, les fournisseurs d'énergie peuvent imposer une mise à l’arrêt de ces dernières. Dans ce cas de figure, la présence d’un ballon tampon trouve son intérêt. Avec un stockage d’énergie suffisamment important, il permettra de pallier à cette période d’interdiction de fonctionnement.
Intégration d'autres générateurs de chaleur via l'accumulateur de chaleur
Le stockage thermique est la solution incontestée lorsqu'il s'agit de combiner plusieurs générateurs de chaleur. Si la pompe à chaleur complète une ancienne chaudière ou si elle doit être elle-même complétée par un système solaire, les réservoirs de stockage forment l’élément central pour collecter toutes les énergies. Ils permettent ainsi un fonctionnement optimal de tous les générateurs de chaleur du réseau.
Contre une pompe à chaleur avec ballon tampon
Tous les experts ne sont pas en faveur d'un réservoir de stockage de chaleur dans tous les cas. Parce que la technologie supplémentaire requise n'a pas que des avantages.
Pertes de chaleur supplémentaires de l'accumulateur de chaleur
En plus des coûts supplémentaires liés à l’achat et la pose d’un tel matériel, la présence du ballon tampon augmente les pertes à l’ambiance. En effet, la surface d’échange liée à la distribution et la surface du ballon augmentent le transfère ou les pertes d’énergie. Même si cela est négligeable avec une isolation adaptée : sans stockage, point de pertes !
Le chauffage au sol peut remplacer le ballon tampon
Si la distribution de chaleur est assurée dans la maison par un chauffage au sol, il n’y a pas de nécessité d’avoir un ballon tampon parce que la structure même du plancher agit comme un réservoir thermique. En effet, un plancher chauffant absorbe la chaleur du chauffage, assure un fonctionnement en douceur et peut même combler les temps d'arrêt grâce à sa grande inertie.
Cas du fonctionnement d’une pompe à chaleur en rafraîchissement
Certaines pompes à chaleur disposent de la fonction rafraîchissement via la présence d’un plancher chauffant, aérothermes, ventilo-convecteurs… Dans ce cas, il conviendra de s’assurer que le ballon tampon installé est bien compatible pour ce mode de fonctionnement (risque de condensation sur les parois du ballon de stockage) ou prévoir un dispositif pour le contourner.
Le chauffage par le sol comme alternative possible
La combinaison d'une pompe à chaleur et d'un ballon tampon n'est pas toujours judicieuse. Vous n'aurez peut-être pas besoin d'un ballon supplémentaire si votre maison est déjà équipée d'un chauffage par le sol qui, grâce à sa surface et à son inertie, agit comme un accumulateur de chaleur. La chape absorbe la chaleur et la restitue à plus long terme. Cela signifie que les périodes de blocage peuvent également être comblées de manière pratique. L'encombrement plus réduit est un autre avantage, car, en fonction du volume nécessaire, il faut suffisamment d'espace au sol pour un ballon.
Prise en compte des pertes de chaleur
Un ballon tampon stocke l'énergie de chauffage lorsqu'elle n'est pas nécessaire. Mais si le ballon est trop grand, des pertes de chaleur peuvent se produire malgré une bonne isolation. Celles-ci ont un effet négatif sur l'efficacité globale du système de chauffage. Il est toutefois possible de minimiser les pertes de chaleur potentielles en adaptant de manière optimale le ballon tampon et la pompe à chaleur lors de la planification.
