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POMPE A CHALEUR

 

Nous avons acquis une connaissance approfondie de l'efficacité énergétique des pompes à chaleur par rapport aux chaudières gaz.

 

Trois systèmes comparés

Il existe 3 sortes ou systèmes de pompes à chaleur :

Les pompes à chaleur  géothermiques avec réseau de captation horizontal et vertical, les pompes à chaleur air/eau, et air/air.

 

Pompe à chaleur air-air  ( le plus souvent placée en Belgique )

La chaleur est extraite de l'air extérieur pour être restituée à l'air intérieur. Ce montage peut également se trouver sur des systèmes pompant la chaleur de l'air évacué (vicié) d'un local pour la restituer à l'air neuf injecté. C'est le cas de certaines VMC double flux.

D'autres pompes à chaleur utilisent l'air comme source froide (refroidissement de l'air pour chauffer l'eau d'une piscine par exemple) mais le rendement est moindre et dépend de la température de l'air extérieur. Les risques de givrage du radiateur extérieur peuvent être importants lorsque la température de l'air extérieur est basse et l'hygrométrie élevée, le rendement devenant alors très faible.

Certains modèles sont inversibles (ou, improprement, « réversibles »), c'est-à-dire capables de transférer de la chaleur de la maison vers l'extérieur. Ces machines ont l'avantage de pouvoir servir de climatisation si les échangeurs de chaleur s'y prêtent : le plancher chauffant a une capacité relativement limitée à devenir plancher rafraîchissant mais les radiateurs ne conviennent pas (question d'aire d'échange et de génération de condensats) : il faut les remplacer par des ventilo-convecteurs nettement plus coûteux et générant d'autres contraintes (alimentation électrique, évacuation des condensats, bruit, etc.).

Les pompes à chaleur air-air peuvent utiliser l’air issu d’un échangeur air-sol pour alimenter l’entrée d’air et améliorer ainsi leur efficacité. Dans la pratique, le débit important d'air brassé réduit très fortement cet intérêt : le puits canadien ou provençal n'est efficace qu'avec un débit et une vitesse d'air limité par la vitesse d'échange thermique entre l'air introduit, la température du sol et la qualité thermique du conduit.

 

Pompe à chaleur géothermique

Les PAC utilisant la chaleur du sol sont appelées pompe à chaleur géothermique. Cette appellation peut prêter à confusion avec le chauffage urbain géothermique qui utilise la chaleur à haute température du sous-sol profond, mais c'est un système très différent.

Il existe principalement trois types de captages:

le captage horizontal au sol (faible profondeur et grande surface) ;

le captage vertical au sol (petite surface et grande profondeur, 100 m maximum).

le captage vertical sur nappe phréatique (suivant la profondeur de la nappe).

Le captage horizontal au sol est constitué d'un réseau de plusieurs tubes en parallèle, dans lesquels circule un liquide calo-porteur ou le fluide frigorifique dans le cas d'une détente directe. Ces tubes sont enterrés en moyenne entre 60 cm et 1,2 m de profondeur suivant le climat, en général sous une pelouse non arborée.

Le captage vertical est similaire au captage horizontal dans le principe, mais au lieu d'être à l'horizontal, le capteur est constitué de tubes créant des boucles verticales. Le système demande moins de boucles et de longueurs de tubes mais le forage nécessaire à sa mise en œuvre est plus coûteux que le décaissement du capteur horizontal. Son avantage est qu'il ne dénature pas le sol et permet la plantation d'arbres dans le reste de la propriété.

Exemple de dimensions de capteurs pour un PAC eau eau de 11 kW calorifique:

Capteur horizontal : 11 boucles de 50 m espacées de 50 cm sur 272 m3.

Capteur vertical : 3 puits de 90 m

Le captage par nappe phréatique nécessite que l'eau pompée soit à une température supérieure à 10 °C, ce qui est la plupart du temps le cas. La puissance calorifique et le COP obtenus du captage surpassent tous les autres modes, cependant il ne faut pas que l'énergie nécessaire au pompage grève les gains obtenus. L'idéal est d'utiliser une pompe à vitesse variable et de rejeter l'eau dans un second puits, en aval de la nappe phréatique.

Le chauffage au sol dans l'habitat (plancher chauffant), alternative aux radiateurs traditionnels, permet une performance optimale car il ne nécessite pas une température élevée. Dans le cas de radiateurs, il est préférable que ceux-ci soient dimensionnés pour pouvoir fonctionner à « basse température ». S'ils ne le sont pas, une autre source d'énergie sera nécessaire pour augmenter la température du circuit et assurer leur fonctionnement (voir limitation de la température dans le chapitre précédent).

Nous avons  acquis une connaissance approfondie de l'efficacité énergétique des pompes à chaleur par rapport aux chaudières gaz .

Jusqu'à 90 % plus efficace

Le résultat est largement satisfaisant : quel que soit le type de pompe à chaleur que vous installez, l'efficacité énergétique est toujours supérieure à celle d'une chaudière gaz classique. Ainsi une pompe à chaleur air-eau est 20 à 40 % plus efficace et un système sol-eau jusqu'à 60 à 90 %. “Nous n'avons fait aucune distinction entre la captation verticale et horizontale. Mais les résultats SPF obtenus nous permettent de dire que les systèmes verticaux sont les plus efficaces avec un SPF de 4,7, contre environ 4 pour un réseau de captation horizontal, pour les installations que nous avons étudiées.

Condition du bon fonctionnement d'une pompe à chaleur : une habitation bien isolée et étanche à l'air.

 

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

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Photos ci dessous

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Condition du bon fonctionnement d'une pompe à chaleur : une habitation bien isolée et étanche à l'air.

Photo: Vaillant