Ballon tampon hydro accumulation, chauffage seul

L'optimisation de la production et de la consommation d'énergie thermique, dans les systèmes de chauffage à bois, d'énergie solaire ou de pompe à chaleur, nécessite la mise en place d'un ballon de stockage tampon, ou ballon d'hydro accumulation. Il s'agit en fait d'un volume intermédiaire servant de stockage ou d'accumulateur de chaleur.
Le déphasage entre la production et l'utilisation d'énergie est régulée grâce au volume de ballon tampon. La production de chaleur est ainsi optimisée par rapport à la source d'énergie par exemple :

• en évitant les cycles courts sur une pompe à chaleur, lui permettant de se réguler en toute tranquillité sur un volume intermédiaire et d'affronter les pics de demande de chaleur sans surcharge.
• mais également de faire fonctionner une chaudière à bois à son régime optimale ou maximale afin d'en soutirer le maximum de rendement.
• Mais aussi de stocker l'énergie fournie par un réseau de panneaux solaires thermiques, où par ailleurs le déphasage de la disponibilité du soleil et le besoin en chaleur est le plus flagrant.

Toute l'énergie produite par le système de chauffage est donc stockée directement dans le volume du ballon tampon hydro-accumulateur.
Le volume du ballon tampon est ensuite utilisé comme source de chaleur pour les radiateurs ou le plancher chauffant. Par analogie avec les systèmes électriques, le ballon tampon est l'équivalant d'une batterie non pas électrique mais une batterie thermique pour accumuler la chaleur. C'est une réserve de chaleur que l'on remplit pour un usage ultérieur.
Selon la source de chaleur, le volume de réserve de l'accumulateur tampon peut être utilisé directement sans nécessiter d'échangeur (encore appelé registre de chauffe ou serpentin) :

• C'est le cas par exemple avec une chaudière bois, afin d'utiliser en totalité le volume de réserve, mais également de créer une stratification naturelle dans ce volume, en envoyant l'eau chaude sortant de la chaudière bois, directement dans la partie haute du ballon tampon et en renvoyant vers la chaudière bois, l'eau de stockage de tout en bas du ballon tampon. A noter que dans ce cas, il faudra prévoir un régulateur de charge pour la chaudière. En fait, il s'agit d'un système permettant de protéger le corps de chauffe de la chaudière en réchauffant partiellement le retour du ballon vers la chaudière avec la sortie chaudière allant vers le ballon.
• Dans le cas d'une pompe à chaleur (PAC), il est nécessaire de permettre un échange de chaleur optimal dans le ballon d'hydroaccumulation, afin de ne pas forcer la PAC avec une surface d'échange trop petite. Plutôt que de s'embêter à échanger de la chaleur inutilement sur une paroi d'échangeur, car il n'y a pas besoin de séparer hydrauliquement le volume des ballons tampons qui transite également dans les radiateurs ou plancher chauffant, on simplifie l'échange en envoyant l'eau chauffée par la PAC dans le ballon de stockage, et en puisant dans ce ballon le même volume mais en plus froid en partie basse.

Cependant, s'il y a besoin d'une séparation de circuit, l'échangeur de chaleur sera inévitable :

• Pour l'énergie solaire, car dans ce cas le liquide traversant les panneaux solaires sera un produit antigel, et on ne va pas mettre de l'antigel dans tout le circuit de chauffage. L'échangeur ou le serpentin sera placé en partie basse du ballon, ou éventuellement il peut s'agir d'un échangeur à plaques à l'extérieur du ballon tampon, mais dans ce cas il faudra une pompe permettant de déplacer le volume du ballon vers l'échangeur externe quand le liquide solaire traverse l'échangeur à plaques.
• Pour un ballon tampon augmenté de production sanitaire (ballon tampon combiné) la règle est la même, car on ne mélange pas l'eau de chauffage et l'eau sanitaire. Dans ce cas on se dirigera:
  1. 1) soit sur un échangeur tubulaire en inox (souvent un tube annelé immergé dans le ballon tampon), avec un certain volume (environ 20 à 45 litres), on parle de ballon anti légionelle ou hygiénique.
  2. 2) soit une deuxième cuve immergée (souvent émaillée, mais également possible en inox) donc en tank-in-tank
  3. 3) soit encore un échangeur à plaques externe dans lequel se fera l'échange de chaleur, pendant le soutirage d'eau chaude sanitaire, avec une gestion d'un circulateur synchronisé au puisage d’eau chaude sanitaire