Pour les climats où les besoins en chauffage et en climatisation sont modérés, les pompes à chaleur offrent une solution écoénergétique aux appareils de chauffage et aux climatiseurs. Comme les réfrigérateurs, les thermopompes utilisent l’électricité pour capturer la chaleur ou le froid dans l’air et le redistribuer après selon les besoins.
Table des matières
Principe de base et fonctionnement
Selon son mode de conception, une pompe à chaleur se sert d’une source pour en tirer de l’énergie thermique vers un type de réservoir. Elle recourt à de l’énergie de l’environnement extérieur pour ensuite l’envoyer vers la pièce qui s’appelle « dissipateur thermique ». Pour le cas de la structure de la machine, elle est composée de quatre principaux éléments, c’est-à-dire un condenseur, un détendeur, un évaporateur et un compresseur. Le fluide frigorigène ou réfrigérant est l’élément indispensable qui circule à travers ces composants pour absorber la chaleur.
Les climatiseurs et les congélateurs sont aussi, par exemple, des machines qui utilisent le principe de thermopompe. Mais ce terme est plus souvent rattaché aux appareils de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) qui sont employés pour réguler la température dans les bâtiments. Ce sont des machines qui ont une double fonction, c’est-à-dire qu’elles peuvent agir en tant que chauffage ou encore pour climatiser une pièce. Si c’est pour chauffer, la machine recourt au même principe de cycle frigorifique de base qui est utilisé par un climatiseur conventionnel, mais dans le sens inverse. Ainsi, c’est de la chaleur qui s’en dégage plutôt que du froid. C’est de l’air extérieur ou du sol que la pompe tire la chaleur qu’elle va propager dans la maison ou le bâtiment. Les pompes à chaleur peuvent également servir de chauffe-eau pour sanitaire et même pour la cuisine et d’autres sources d’eau. C’est une solution qui consomme moins d’énergie que les machines classiques. Cependant, le prix d’achat et d’installation de ce type de matériel est plus élevé, mais c’est un investissement à long terme.
Afin de mesurer la performance de la machine, il y a des indicateurs à surveiller : coefficient de performance (COP), coefficient de performance saisonnier (SCOP) et facteur de performance saisonnier (SPF). Plus la note de l’indicateur est élevée, plus une pompe à chaleur est efficace et sa consommation est réduite, ce qui la rend rentable pour son propriétaire au bout d’un certain moment. Il y a plusieurs choses à prendre en compte qui peuvent avoir des effets sur l’efficacité d’une pompe à chaleur, telles que son équipement secondaire, le type de technologie utilisé, la facilité d’usage du système de contrôle, mais aussi les conditions de température et d’humidité. L’efficacité diminue lorsque la différence de température augmente ou lorsque le gel peut survenir.
Applications
Des millions de foyers domestiques utilisent des pompes à chaleur sur différents points. Elles sont surtout indispensables dans les régions où la chaleur ou le froid est modéré.
Chauffage, ventilation et climatisation
Il existe un robinet inverseur dans les pompes à chaleur qui inverse le sens du fluide frigorigène. Par conséquent, il est possible pour ce genre de dispositif d’assurer deux rôles essentiels, c’est-à-dire chauffer ou, au contraire, apporter de l’air frais dans un bâtiment. Dans les climats plus froids, ces pompes servent généralement à chauffer, mais rarement l’inverse, et en parallèle, le réglage par défaut dans les régions où il fait plus chaud est le mode « climatisation ».
Chauffage de l’eau
Une pompe à chaleur peut aussi être utilisée en tant que chauffe-eau pour différents usages, comme l’eau des piscines ou pour chauffer l’eau potable destinée aux habitations et à l’industrie. Ainsi, une fois extraite de l’extérieur par le système de la machine, la chaleur va servir à augmenter la température qui est stockée dans un réservoir d’eau intérieur. Ce type de pompe à chaleur peut devenir une véritable alternative aux appareils conventionnels, mais les prix sont encore assez élevés sur le marché.
Chauffage industriel
Les pompes à chaleur peuvent vraiment contribuer à réduire la consommation d’énergie chez les industries. En outre, même les émissions de gaz à effet de serre pourraient largement diminuer à une échelle très importante. Il existe même des projets de collaboration internationale qui ont permis de sortir des innovations de pompe à chaleur pour les industries, et les statistiques sont unanimes. En effet, après utilisation de ces innovations, sur de courtes périodes, une forte réduction des émissions de CO2 peut atteindre plus de 50% dans certains cas.
Entretien
Le bon fonctionnement de sa pompe à chaleur est un facteur important d’économie d’énergie, alors, autant bien l’entretenir. Pour cela, il faut, par exemple, nettoyer ou remplacer les filtres une fois par mois ou au besoin. Il est aussi nécessaire de faire de la maintenance de système selon les instructions du fabricant. Les conduits et les ventilateurs sont des facteurs à la réduction du débit d’air dans le système. Cela peut probablement entrainer une baisse des performances de la machine et peut endommager le compresseur, un composant important. Le fait de nettoyer les tuyaux extérieurs chaque fois qu’ils semblent sales est de même un geste à adopter. Voici une petite check liste à vérifier de temps en temps :
- Inspecter les conduits, les filtres, la soufflante et le serpentin intérieur afin de rechercher les saletés et les autres obstructions.
- Vérifier les fuites dans les conduits
- Vérifier le débit d’air adéquat en le mesurant
- Vérifier la charge de réfrigérant correcte par mesure
- Inspecter les bornes électriques et, si en cas de besoin, il faut resserrer et nettoyer les connexions. Il est de même essentiel de mettre un revêtement non conducteur.
- Lubrifier les moteurs et vérifier l’étanchéité et l’usure des courroies.
- Vérifier la commande électrique correcte en s’assurant que le chauffage est verrouillé lorsque le thermostat demande le refroidissement, et vice versa.
- Vérifier le bon fonctionnement du thermostat.
Voilà en gros en ce qui concerne le fonctionnement des pompes à chaleur et aussi leur entretien. Il s’agit d’une bonne alternative au chauffage et à la climatisation, car elles consomment largement moins.
Les inconvénients de l’utilisation des pompes à chaleur
Tout d’abord, les pompes à chaleur ont tendance à être quelque peu inefficaces dans certains environnements où la température de l’air extérieur chute à des températures extrêmes. Bien qu’il s’agisse d’un appareil novateur, il est quand même difficile de gérer le passage de la chaleur d’une zone très froide à une zone plus chaude.
Petite liste d’inconvénients
Coût d’achat élevé
Les pompes à chaleur ont un prix sur le marché assez élevé, mais d’un autre côté, leur coût d’exploitation se traduit par des économies à long terme sur les factures d’énergie et conduit à une réduction des émissions de carbone. Pour ceux qui comptent en acheter une, il va falloir alors faire des sacrifices.
Difficiles à installer
Les pompes à chaleur sont des machines compliquées dont l’installation n’est pas facile. Cela est dû au fait qu’il faut faire différentes recherches sur le mouvement de la chaleur et la géologie locale, en particulier pour les modèles qui puisent dans le sol.
Durabilité douteuse
Il est bien connu que les réfrigérants sont nocifs pour l’environnement. Il y a alors un débat autour des questions environnementales et des impacts que pourrait avoir ce type de système. Il est donc recommandé d’utiliser les nouvelles générations de fluides biodégradables.
Le type de climat
Peu de pompes à chaleur sont totalement efficaces dans les zones où il fait vraiment très froid. Les températures extrêmes favorisent la dégradation du système de la machine dans son ensemble. Il est extrêmement difficile d’atteindre le rendement maximum de ces pompes à partir d’un certain seuil de température. Cependant, il existe des possibilités d’un système de pompe à chaleur amélioré qui surmonte ce problème.
Les thermopompes en valent-elles la peine ?
Malgré ces différents inconvénients, les pompes à chaleur ont des avantages qui laissent présager qu’elles représentent un investissement qui peut être rentable, surtout à long terme. Même si le prix d’achat est très conséquent, les coûts d’exploitation peuvent permettre de réaliser de nombreuses économies sur la facture énergétique. À cet effet, réduire sa consommation permet quand même de préserver l’environnement malgré l’usage de réfrigérants. Le coût de l’investissement initial semble très élevé, mais si le propriétaire veut tenter le risque, il va falloir aussi entretenir et prendre soin de sa machine pour qu’elle fonctionne suffisamment longtemps pour être rentable. C’est également important de prendre du recul quant à l’utilité et à l’efficacité que la pompe pourrait avoir dans la région de son installation. Il existe différents types de pompes à chaleur, chacun avec son mécanisme unique. Les marques de thermopompe sont dotées de diverses fonctions et leur seul objectif est de faciliter la vie des utilisateurs.
Pour conclure alors, tout n’est pas si rose avec les pompes à chaleur même s’il y a beaucoup d’arguments qui font d’elles des machines de rêves pour les foyers. A chacun donc de voir ce qui lui convient.
Ce qu’il faut savoir pour bien choisir sa pompe à chaleur
On ne rachète pas une pompe à chaleur toutes les semaines. Aussi, il est très important de veiller à choisir un appareil fiable qui répond parfaitement à ses besoins. Justement, le présent article expose tout ce qu’il faut savoir pour aider les utilisateurs à faire le bon choix lors de l’acquisition de leur pompe à chaleur. Mise au point !
Quels sont les différents types de pompes à chaleur ?
Selon la source de chaleur employée, la pompe à chaleur se décline en trois grandes catégories, à savoir la pompe à chaleur aérothermique, celle géothermique et celle hygrothermique.
- Pompe à chaleur aérothermique : PAC air/air et PAC air/eau. Cette dernière puise les calories dans l’air extérieur pour les restituer dans l’eau de chauffage. Le premier modèle, quant à lui, va puiser l’air extérieur pour ensuite le restituer chauffé à l’intérieur du logement grâce à un frigorigène.
- Pompe à chaleur géothermique : PAC sol/eau et PAC sol/sol : ce dispositif prélève la chaleur dans le sol de deux manières, soit au moyen de capteurs horizontaux installés de manière à couvrir deux fois la surface habitable chauffée, soit à l’aide de capteurs verticaux ayant une profondeur de 50 m. Cela permet de chauffer un logement de 120 m2.
- Pompe à chaleur hygrothermique : PAC eau/eau : elle puise la chaleur au niveau des nappes phréatiques. La chaleur sera alors transmise à un fluide caloporteur qui va alimenter le circuit de chauffage de l’habitation. Ce système nécessite une très grande ressource en eau.
Sélectionner sa pompe à chaleur : quelle puissance ?
Pour choisir la puissance idéale de sa pompe à chaleur, il faut évaluer deux paramètres, dont le volume de son habitation et son isolation. C’est ce qu’on appelle le dimensionnement de la pompe à chaleur. C’est une opération complexe qui nécessite l’intervention d’un professionnel. Ce dernier pourra d’ailleurs conseiller le particulier sur le choix du type d’appareil adapté ainsi que sur l’installation.
Choisir sa pompe à chaleur : quelle performance ?
La performance est également un critère primordial lors de l’achat de sa pompe à chaleur. Pour cela, il faut se renseigner sur le coefficient de performance ou COP, un indice qui met en rapport l’énergie thermique utile restituée au chauffage et l’énergie électrique dont l’appareil a besoin pour y parvenir. Plus le COP est élevé, plus la pompe est performante. Ainsi, concrètement, un COP de 3 signifie que si l’appareil fournit 3 kWh de chaleur, alors il n’aura employé que 1 kWh pour le réaliser.
Quel est le prix d’une pompe à chaleur ?
Le prix d’une pompe à chaleur se situe souvent autour de 15.000 euros. Le prix réel dépend bien entendu du type de PAC et du coût de son installation. Dans tous les cas, les utilisateurs pourront bénéficier de certaines subventions. En effet, l’installation des pompes à chaleur est une intervention permettant de réduire la consommation d’énergie. C’est, entre autres, le cas du crédit d’impôt ou encore l’éco-prêt à taux zéro. Il y a également les aides de l’Anah et les aides locales qui permettent d’alléger grandement son investissement.
Pourquoi installer une pompe à chaleur chez soi ?
S’il y a bien un moyen efficace de réduire les coûts de chauffage, c’est de se débarrasser de la climatisation et du chauffage qui représentent environ la moitié de la consommation d’énergie domestique. La façon la plus économique est d’opter pour une pompe à chaleur. De plus, elle peut avoir une double fonction.
Économie d’énergie et d’argent
Les pompes à chaleur permettent en effet de réduire les dépenses en termes d’énergie. Selon son principe de fonctionnement, la pompe n’utilise l’électricité que pour faire tourner les quelques éléments de son système. Avec une thermopompe, le rendement est incomparable, car l’électricité consommée ne sert qu’à alimenter quelques-uns de ses éléments principaux, à savoir l’évaporateur et le condenseur, le compresseur et la pompe pour capturer la chaleur à l’extérieur et l’emmener dans l’habitation, par exemple.
Par conséquent, ce sont les factures d’électricité qui se retrouvent considérablement réduites alors que le confort dans la maison va augmenter. Les pompes à chaleur sont réputées chères à l’achat, mais sont très peu coûteuses à faire fonctionner. Un foyer peut faire un bénéfice de 75 euros sur la facture d’électricité par mois en moyenne par pompe à chaleur qui fonctionne constamment dans la maison. Il existe des modèles qui utilisent un système de chauffage primaire au carburant, au gaz ou à l’électricité. Il faut choisir celui qui optimise vraiment les dépenses.
Peut fonctionner aux panneaux solaires
Quels sont les avantages d’une thermopompe lorsqu’elle est employée avec de l’électricité solaire ? L’avantage typique des panneaux solaires est que pendant les périodes où le soleil brille beaucoup, ils sont capables de récolter une certaine quantité d’énergie solaire et de la convertir pour être utilisée dans le foyer comme électricité. Dans de nombreuses maisons, il peut y avoir des pertes, car ce n’est pas toute l’électricité produite par le réseau qui est utilisée alors que les compagnies d’électricité ne cessent de faire payer cette consommation inutile. Les panneaux solaires peuvent donc aider à largement baisser la facture d’électricité à la fin de chaque mois. Ainsi, les foyers qui emploient ce type d’énergie renouvelable peuvent en exploiter les atouts dans diverses situations, surtout pendant les périodes de grande chaleur où le soleil est au max de son rayonnement. Dans cette optique, la pompe à chaleur qui recourt à de l’électricité peut se servir de celle produite par les panneaux. Cela permettra alors d’encore plus optimiser sa consommation d’énergie sans sacrifier son confort dans la maison. Les coûts de fonctionnement de la thermopompe seront diminués de presque 40 % par an, un autre investissement à considérer.
Bref, s’il fallait citer tous les avantages des pompes à chaleur, il faudrait beaucoup plus de ligne. Mais ceux donnés ci-dessus sont déjà assez conséquents pour faire réfléchir quant à l’utilisation de l’une de ces machines polyvalentes.
Les dernières innovations en termes de fabrication de pompe à chaleur
Un certain nombre d’innovations améliorent les performances des pompes à chaleur. Avec les différentes avancées technologiques et les améliorations de performance, il est possible d’avoir des modèles vraiment particuliers qui s’adaptent à des environnements extrêmes.
Innovation dans le système
Contrairement aux compresseurs de base qui ne marchent qu’à plein régime, les compresseurs à deux vitesses permettent aux pompes à chaleur d’éviter de toujours s’employer à 100%. C’est un moyen de faire des économies et de réduire l’usure du compresseur. Il y a aussi les systèmes de contrôle de zone qui sont utiles, surtout pour les grandes maisons. Ce type de système utilise la sélection des zones automatiques pour permettre à la thermopompe de maintenir diverses pièces à différentes températures.
Certains modèles de pompe à chaleur sont pourvus de moteurs dont la vitesse est variable ou à deux vitesses sur leurs ventilateurs intérieurs (soufflants), extérieurs ou les deux. Les commandes de vitesse variable de ces ventilateurs tentent de maintenir la vitesse de l’air à un seuil confortable, ce qui limite les pertes et maximise la réduction des frais d’électricité. Cela minimise également le bruit du ventilateur qui fonctionne à pleine vitesse.
Options additionnelles
Beaucoup de pompes à chaleur sont équipées d’un désurchauffeur pour augmenter leur rendement. Cette option récupère la chaleur résiduelle du mode climatisation de chaque machine pour ensuite faire chauffer de l’eau. Une pompe à chaleur disposant d’un désurchauffeur peut chauffer l’eau 2 à 3 fois plus efficacement qu’un chauffe-eau électrique ordinaire.
Une autre avancée dans la technologie des pompes à chaleur est le compresseur scroll, qui se compose de deux spirales. L’une reste immobile, tandis que l’autre tourne autour d’elle-même, comprimant le réfrigérant en le forçant dans des zones de plus en plus petites. Comparés aux compresseurs à piston classiques, ceux Scroll ont une durée de vie plus longue et sont plus silencieux. Selon certains rapports, les thermopompes à compresseur scroll fournissent de 5,6 à 8,3 °C d’air plus chaud en mode chauffage, comparées aux thermopompes à compresseur à piston existantes.
Les pompes à chaleur peuvent également être équipées de brûleurs pour compenser certains manques. Les brûleurs de secours aident à résoudre le problème de la pompe à chaleur qui a tendance à être peu efficace par temps de grand froid et réduisent sa consommation d’électricité. Il existe peu de fabricants de pompe à chaleur qui intègrent ce système de secours dans une seule unité. Les configurations sont souvent deux petits systèmes standards côte à côte qui partagent le même réseau de conduits. Les combustibles les plus courants sont le propane, le gaz naturel, le pétrole ou même le charbon et le bois.
Il y a donc des choses qui sont faites pour pallier les problèmes que rencontrent les pompes à chaleur et pour optimiser encore plus leur efficacité.
