Pompe à chaleur - description et usages

Pompe à chaleur – Définition et historique

Définition

La pompe à chaleur est une machine thermodynamique. Elle fonctionne en circuit fermé. A l’intérieur de la boucle circule un fluide frigorigène dont l’utilité est de transporter et d’échanger des calories puisées dans une source froide et envoyées dans une source chaude. La source froide est caractérisée par l’air ambiant, le sol, l’eau de surface ainsi que les nappes souterraines. La source chaude se défini par le logement, l’immeuble, l’eau chaude sanitaire ou bien encore la piscine.

Il en existe trois types. La pompe à chaleur directe utilise un seul circuit en boucle fermé entre la source froide et la source chaude. Dans la pompe à chaleur mixte, il y a deux circuits fermés. Le premier transporte le fluide frigorigène entre la source froide et le moteur et le deuxième circuit véhicule le fluide entre l’échangeur et la source chaude. Enfin, la pompe à chaleur trois circuits possède trois boucles indépendantes. La première en eau pour capter la source froide, la deuxième transforme l’énergie récoltée à l’intérieur de la pompe puis la troisième transmet la chaleur dans le diffuseur.

Historique

Ce sont les travaux du physicien Français Denis Papin (1647-1714), qui inventa l’ancêtre de la machine à vapeur. Il découvrit la force élastique de la vapeur, qui s’avère être la base du principe thermodynamique. Mais ce sera le physicien Français Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) qui publia un livre « Les réflexions sur la puissance motrice du feu et des machines propres à développer cette puissance », qui sera le fondateur de la thermodynamique. Le principe de Carnot, qui est celui de la pompe à chaleur dit que : un moteur thermique ne peut fournir du travail que s’il emprunte de la chaleur à une source chaude et en restitue à une source froide.

C’est à l’aube du XXème siècle que le physicien James Prescott Joule (1818-1889), détermina l’équivalence entre la chaleur et le travail. En électricité, on l’appellera l’effet joule qui se  produit par le dégagement de chaleur du au passage d’un courant électrique dans un conducteur. C’est le fondement de l’effet Peltier. Il est à la base des systèmes de refroidissement comme les réfrigérateurs alimentaires. On remarquera que le phénomène inverse se produit, ce sera l’effet Seebeck. C’est le physicien Lord Kelvin (1824-1907), qui réunira ces deux effets, Peltier et Seebeck pour créer le principe actuel de la thermodynamique utilisé dans la pompe à chaleur.

Le marché de la pompe à chaleur privé et collectif a commencé à se développer après la guerre 39-45. Vers 1950, le système de la climatisation apparait. Après la crise pétrolière de 1970, le marché de la pompe à chaleur s’est considérablement accru. Depuis, les systèmes sont devenus de plus en plus performants et ils ont su s’adapter à la conjoncture actuelle, et aux réalités économiques présentes.

Pompe à chaleur – Généralités

Principe de fonctionnement

La pompe  à chaleur comprend quatre pièces maitresses. Ces pièces permettent de faire circuler le fluide frigorigène à l’intérieur de la pompe à chaleur. La pression du fluide varie ainsi que son état. Il passe de l’état liquide à l’état gazeux en modifiant sa température.

Les composants de la pompe à chaleur sont :
- L’évaporateur : En amont de l’évaporateur, le fluide a une pression basse et un état liquide. Puis, à l’intérieur de celui-ci, il se charge en calories captées sur la source froide,  air, sol, eau. C’est à ce moment que se produit une élévation de la température du fluide qui passe à l’état gazeux.
- Le compresseur : il a pour rôle de faire circuler le fluide frigorigène et de le compresser. Cela se traduit par une augmentation de pression dans la pompe à chaleur qui procure une élévation de la température. A la sortie du compresseur, le fluide frigorigène est à l’état gazeux et à haute pression. 
- Le condenseur : Quand le fluide arrive dans le condenseur, il est à l’état gazeux et à haute température. A cet instant, il entre en contact avec le circuit de la source chaude. Il transmet les calories transportées par condensation et retourne à l’état liquide.
- Le détendeur : il a pour rôle d’abaisser la pression du liquide ainsi que sa température. Lors de son retour dans l’évaporateur le fluide est à nouveau près à capter les calories. Le détendeur a aussi pour fonction de réguler le débit du fluide frigorigène dans le circuit de la pompe à chaleur.

Coefficient de performance

L’efficacité d’une pompe à chaleur est définie par l’énergie restituée par rapport à l’énergie consommée. Le coefficient de performance d’une pompe à chaleur est étroitement lié à la température du circuit primaire (air, sol, eau) et est limité en puissance par le circuit secondaire (chauffage ou climatisation). La chaleur utile échangée dans le compresseur ainsi que la quantité d’énergie utilisée sont exprimées kW (kilo watt) et plus rarement en Joule.

Le coefficient de performance annuel d’une pompe à chaleur ne peut être interprété que s’il est accompagné de deux températures de référence. La température ambiante dans laquelle on capte les calories soit officiellement + 7° pour l’aérothermie et l’aquathermie et – 5° pour la géothermie. La température de chauffage à la sortie de la pompe à chaleur doit être environ de 20 ° pour les planchers chauffants basse température et de 35° pour la haute température ; 50° pour les radiateurs basses température et 65° et + pour les radiateurs haute température. Le coefficient de performance sera amélioré plus l’écart entre les deux températures est faible.

Le coefficient de performance moyen annuel fourni par les constructeurs de pompe à chaleur est mesuré en situation réelle. Néanmoins il donne une performance théorique de votre installation. L’isolation thermique de votre maison demeure un élément vital de votre économie d’énergie. Vous obtiendrez un meilleur coefficient de performance de votre pompe à chaleur en calorifugeant le toit, les murs, le sol ainsi que les vitrages de votre logement.

Circuit Primaire

L’eau glycolée peut être utilisée dans le circuit primaire de l’installation de la pompe à chaleur. C’est une eau normale de réseau additionnée de glycol, ayant un effet antigel. Elle est donc indispensable dans un réseau de chauffage géothermique. Le glycol est toxique en cas d’ingestion et peut provoquer des vertiges en cas d’inhalation. Le glycol étant soluble, il faut surveiller le circuit afin d’éviter tout danger de pollution des nappes phréatiques en cas de fuite.

Dans le compresseur de la pompe à chaleur circule un fluide frigorigène. Il a la capacité de transmettre la chaleur ou le froid dans un système thermodynamique. Les substances utilisées ont des propriétés physico-chimiques utilisées dans toute l’industrie frigorifique. Ce sont des hydrocarbures halogénés formés de chlore, de fluor, d’hydrogène et de carbone. Ces fluides frigorigènes indispensables au fonctionnement de la pompe à chaleur sont toxiques pour l’environnement, et sont voué à disparaître. Les plus courants portent les codes R407c, R410a, R134a.

Le fréon est un gaz hydro chlorofluorocarbone. Il sert parfois de fluide frigorigène. Le fréon est ininflammable et peut provoquer des asphyxies en cas d’inhalation. Vu la toxicité de ce produit et les accidents qui ont eu lieu, la commercialisation du fréon dans les pompes à chaleur sera interdite dès 2015. Le code réfrigérant du fréon est le R22.

Circuit secondaire

Basse température

Le plancher chauffant basse température est l’un des systèmes le plus approprié pour diffuser la chaleur par rayonnement avec la pompe à chaleur. Il est constitué de réseaux de tuyaux polyéthylène (PER), n’excédant pas une surface de 20 m2 chacun. Ce tuyau est posé sur une couche isolante et noyé dans une chape de béton sur laquelle sera collé le revêtement de sol, carrelage, linoléum, parquet flottant. L’écartement entre les tuyaux donne la puissance de chauffe qui ne doit pas dépasser 28° pour un plancher basse température. Ces tuyaux remplis d’eau sont raccordés à des collecteurs qui irriguent la chaleur dans les différentes pièces de l’habitation. Le système du plancher chauffant peut être remplacé par des murs chauffants rayonnant. Ce dernier procédé est adapté lors de la rénovation d’une vaste demeure.

Les radiateurs basses température pour pompe à chaleur fonctionnent avec un circuit d’eau de 45 à 50°. La pompe à chaleur est donc moins sollicitée et consomme beaucoup moins d’énergie qu’avec des radiateurs hautes températures. Les radiateurs sont alimentés en eau par les mêmes collecteurs et tuyaux que pour le plancher chauffant. Il existe des radiateurs en fonte. Ces modèles sont lourds et encombrants, de plus ils chauffent doucement et refroidissent lentement. Les produits en acier sont très designs et chauffent vite. Les modèles en fonte d’aluminium ont un haut pouvoir de caléfaction.

Les ventilo-convecteurs sont les partenaires idéaux pour une pompe à chaleur air-air. En terme de climatisation, le ventilo-convecteur est nommé ”split”. Il peut indifféremment pulser de l’air chaud ou frais. Il est composé de batteries, d’une turbine parfois bruyante, d’un filtre à air et d’un bac pour récupérer l’eau condensée. L’avantage du tandem pompe à chaleur-split est qu’il peut être indépendant de votre système de chauffage principal et ne nécessite que peut de travaux à l’installation. Le ventilo-convecteur atteint son efficacité maximum couplé avec une pompe à chaleur aérothermique réversible.

Le duo pompe à chaleur air/air et la VMC double flux consiste à capter les calories dans l’air vicié que rejette la VMC et à préchauffer l’air sain filtré que celle-ci redistribue dans le logement. Dans le cas d’une maison BBC ou passive ce système peut produire la totalité des besoins en chauffage pour un coût très faible. Les économies d’énergie compensent le prix de revient de l’installation. L’isolation phonique ainsi que le confort de chauffage sont améliorées.

Haute température

Les planchers chauffants haute température ont vu le jour dans les années 1970. Ils sont associés à des chaudières gaz ou mazout. Le circuit de chauffage est composé de tuyaux en acier. L’eau circule à une température comprise entre 50 et 70°, ce qui provoque une chaleur au sol souvent supérieur à 30°. Ce procédé est à proscrire en cas de réhabilitation du logement avec une pompe à chaleur. Ces températures trop élevées pour un chauffage traditionnel apportent un inconfort général.

Le radiateur haute température est conçu pour fonctionner avec une eau à 80°.  C’est un système de chauffage classique qui consomme des énergies fossiles. Lors de la réhabilitation de votre installation avec une pompe à chaleur haute température vous pourrez conserver vos radiateurs existants. Ce procédé permettra de diminuer le coût des travaux.

La haute température conviendra parfaitement avec un chauffe-eau sanitaire. La pompe à chaleur pourra fournir une eau chaude jusqu’à 75 °. En rénovation, cela vous permettra de conserver les émetteurs existants. Ainsi vous aurez de l’eau chaude sanitaire toute l’année en mode réversible. Néanmoins, le chauffe-eau fonctionne aussi avec une pompe à chaleur basse température.

Entretien

L’investissement dans une pompe à chaleur, ne vous dispense pas de l’entretenir régulièrement. Le décret n°98-560 du 30 juin 1998 stipule que chaque détenteur d’équipement de réfrigération ou de climatisation est tenu de s’assurer du bon entretien du système. L’entretien comprend des opérations de vérification d’étanchéité du circuit frigorigène. En cas de fuite, il faut procéder à la récupération et à la destruction intégrale des fluides collectés lorsqu’ils sont inutilisables. Ce même texte envisage des amendes en cas de non respect de la réglementation.

En ce qui concerne les pompes à chaleur réversibles, c’est le décret 2010-349 du 31 mars 2010 et l’arrêté du 16 avril 2010 qui fixe la réglementation sur l’entretien. Une pompe à chaleur utilisant l’air ambiant doit être nettoyée régulièrement afin d’éviter la prolifération de bactéries. Des cas de légionellose se sont répandus dans les entreprises et chez les particuliers à cause des tours auto-réfrigérantes, de l’eau sanitaire et des systèmes de climatisation non entretenus.

Vous pouvez souscrire un contrat de maintenance de votre pompe à chaleur. Ainsi, vous serez assuré d’un entretien régulier par un professionnel. Vous disposerez d’un matériel en parfait état de fonctionnement avec des garanties de performances optimales. Une pompe à chaleur mal entretenue peut faire courir des risques importants à vous et à vos proches.

– Pompe à chaleur – Aérothermie

Pompe à chaleur air/air

Principe

Avec l’arérothermie, la pompe à chaleur utilise uniquement les calories contenues dans l’air extérieur. Cet air est récupéré puis transformé par la pompe à chaleur et enfin restitué dans le logement. Certains modèles sont réversibles. Ils sont munis d’une vanne qui permet d’inverser le système. Dans ce cas, ils servent de climatiseur.

Le fonctionnement de la pompe à chaleur air/air se fait au moyen de capteurs qui sont placés dans le jardin ou fixés aux murs de la maison. Le fluide frigorigène présent dans les capteurs circule dans des tuyaux et se transforme en gaz via l’évaporateur. Puis le compresseur met ce gaz sous pression, ce qui augmente sa température. Enfin le gaz est envoyé dans le condenseur qui le distribue dans le circuit de chauffage. Avec la perte de pression dans le circuit de chauffage, le gaz redevient liquide et retourne au début du cycle.

La technologie des pompes à chaleur air/air s’applique pour le chauffage des planchers, des radiateurs, des ventilo-convecteurs et des splits. Les caractéristiques refroidissantes des modèles inversibles sont amoindries avec des planchers et ne conviennent pas aux radiateurs. La solution est l’investissement dans des ventilo-convecteurs relativement coûteux. Le système climatisant génère des contraintes comme le bruit, et l’aération n’est pas toujours facile à mettre en place.

Rendement énergétique

Les pompes à chaleur air/air fonctionnent jusqu’à des températures de -20°, mais le rendement est très atténué. La pompe à chaleur est souvent placée à l’extérieur de l’habitation. Il faut donc veiller à son entretien en vérifiant le dispositif de dégivrage intégré, nettoyer les grilles d’aération ainsi que les bouches d’insufflation. Pour obtenir un bon rendement l’air doit circuler librement sans être entravé par des feuilles mortes ou des débris. Il faut dépoussiérer régulièrement les bouches et les laver à l’eau savonneuse.

L’aérothermie est un système de climatisation confortable. Il permet de réaliser de sérieuses économies de combustible. Le coefficient de performance de la pompe à chaleur se situe entre 3 et 4. Ce qui signifie que son rendement est 3 à 4 fois supérieur au coût engendré. La puissance thermique restituée se situe entre 15 et 20 kW. Le rendement énergétique est donc très avantageux.

Certaines pompes à chaleur peuvent être installées à l’abri dans un local. Dans ce cas la perte de calories est diminuée et le rendement augmenté. Vous pouvez installer un dispositif de zoning dans votre habitation. Ainsi chaque pièce sera régulée en fonction de vos besoins, soit par télécommande ou par thermostat. La pompe à chaleur permet d’obtenir une température idéale, chaleur en hiver et fraîcheur en été. La consommation sera réduite par l’utilisation de dispositifs d’autorégulation, de mode Eco et de mode nuit.   

Différents types de pompes à chaleur air/air

Il existe des pompes à chaleur mono-split. Elles sont utilisées pour chauffer des petites surfaces. Ces appareils comportent une unité de traitement de l’air, qui aspire l’air extérieur pour l’expulser vers l’intérieur. Ces unités ont l’apparence d’un petit radiateur qui peut être mis au sol ou bien suspendu au mur. C’est un produit simple à installer, économique et qui demande peu de travaux.

Ensuite, nous avons les pompes à chaleur multi-split. Comme son nom l’indique, elle permet de chauffer une plus grande surface, ou plusieurs pièces simultanément. L’unité extérieure est plus imposante et munie d’une série de conduites qui distribuent la chaleur dans l’habitation. Chaque pièce restitue la chaleur par l’intermédiaire d’une petite unité d’évaporation fixée au mur ou au sol. Elles sont multi programmables.

Le système des pompes à chaleur gainable est surtout employé dans les locaux industriels. Ils peuvent néanmoins s’aménager chez les particuliers. L’unité d’évaporation est située à l’abri, dans les combles ou les faux plafonds. L’air est redistribué à l’aide de gaines par des petites bouches de soufflage positionnées discrètement dans chaque pièce. Cet appareil est très pratique, mais son coût est plus élevé qu’une pompe à chaleur multi-split.

Enfin nous avons la pompe à chaleur à variateur électronique, souvent appelée inventer. Contrairement aux autres pompes à chaleur qui fonctionnent en mode tout ou rien, celle-ci ajuste sa puissance en fonction des besoins thermiques. Cet effet se produit par la variation de la vitesse du moteur du compresseur. Le compresseur tourne en permanence, mais régulièrement. Cette option vous permet de diminuer nettement la consommation électrique soit de 25 à 30 %. Ce système fonctionne aussi bien l’hiver que l’été.

Avantages et inconvénients de la pompe à chaleur air/air

L’aérothermie est souvent employé quand il n’est pas possible d’installer de système géothermique ou aquathermique. Ce principe convient très bien lors d’une rénovation de maison ou bien d’installation bivalente. Elle peut être utilisée avec votre équipement actuel qu’il soit au gaz, électrique, au bois ou au fuel. La pompe à chaleur air/air n’est pas un chauffage autonome. En effet en période de grand froid, la pompe à chaleur perd de son efficacité, il faut prévoir un complément de chauffe pour un confort optimal.

L’avantage de l’aérothermie est son coût d’installation relativement bas. De plus les pompes à chaleur aérothermique sont faciles à installer et peuvent compléter vos implantations existantes. Néanmoins certaines pompes à chaleur de basses qualités sont bruyantes. Le coût d’une pompe à chaleur aérothermique est compris entre 2 000 € et 12 000€.

L’air de l’extérieur n’est pas simplement restitué à l’intérieur de la maison. Chaque bouche de soufflage, de split est munie d’un filtre qui assaini l’air de la pièce. La plupart des acariens sont retenus ainsi que les pollens et la fumée de cigarette. Ainsi la pompe à chaleur purifie l’air de votre maison. L’inconvénient majeur de la pompe à chaleur air/air est qu’elle n’est éligible à aucune aide et subvention d’état.

Pompe à chaleur air/eau

Principe

La pompe à chaleur aérothermique air/eau puise, à l’aide de petits capteurs, les calories de l’air extérieur et les transforme en moyen de chauffage. Cette technologie nécessite deux unités, une à l’extérieure de la maison, cour ou jardin, et l’autre unité à l’intérieure proche du système de chauffage. Ce genre de pompe à chaleur fonctionne en mode chauffage et en mode rafraîchissant.

L’unité extérieure ou l’évaporateur capte l’air pour évaporer à très basse pression le fluide caloporteur qui se trouve dans la pompe à chaleur. Puis les calories présentes dans le fluide sont transmises à l’unité intérieure ou condenseur qui restitue la chaleur dans le circuit de chauffage. Cette pompe à chaleur permet de chauffer la maison et de produire de l’eau chaude.

La pompe à chaleur air/eau est idéale lorsque vous souhaitez changer de moyen de chauffage. La pompe est reliée au circuit hydraulique du logement. Elle permet de chauffer les planchers chauffants, les radiateurs à basse température ainsi que de chauffer l’eau sanitaire. Ces pompes à chaleur sont utilisables en appartement et dans des locaux industriels. Dans ce dernier cas le chauffage sera transmis par des aérothermes. Désormais on trouve des pompes à chaleur qui produisent de l’eau à haute température et peuvent chauffer les radiateurs à eau classique haute température.

Rendement énergétique

Le rendement énergétique de la pompe à chaleur air/eau est assez performant. Pour les régions au climat doux, elle peut s’auto suffire. Mais si les températures extérieures descendent à -10° et -15°, il faut prévoir un complément de chauffage. La seule dépense d’énergie sera la consommation d’électricité pour faire circuler le fluide caloporteur.

Vous pouvez faire une simulation par un professionnel pour estimer vos économies d’énergie. Le coefficient de performance de la pompe à chaleur air/eau est de 3. Vous restituez 3 KW d’énergie pour 1 KW d’électricité payant. La performance dépendra directement de la température extérieure. Vos factures de chauffage seront divisées par 3. La puissance calorifique de la pompe à chaleur air/eau est de 5 à 20 KW. Il est nécessaire de calculer précisément la surface de chauffe de votre habitation et d’acheter une pompe à chaleur en fonction du volume à chauffer, au risque d’avoir des surconsommations.

Pompe à chaleur piscine

Si vous avez une piscine, vous aurez envie d’en profiter au maximum, avec une eau à bonne température. Le dispositif idéal est la pompe à chaleur air/eau. C’est le plus performant, mais il est plus onéreux que les autres types de chauffage piscine. Suivant la taille du bassin, il faut compter entre 2 000 € et 15 000€.

La pompe à chaleur piscine offre plusieurs avantages. Vous obtiendrez une température de baignade constante, entre 25° et 28°, ce qui permet de ne pas détériorer les traitements. Elle est plus économique que les autres systèmes de réchauffeur. Vous pouvez aisément installer vous-même la pompe à chaleur. Vous devez juste vous assurer que la taille de la pompe soit proportionnelle avec le cubage de votre bassin.

Avantages et inconvénients de la pompe à chaleur air/eau

L’avantage de la pompe à chaleur aérothermique air/eau est son adaptabilité au circuit de chauffage que vous possédez. Vous pouvez aisément changer votre chaudière gaz ou fuel, pour une pompe à chaleur air/eau avec très peu de travaux. Elle nécessite peu d’entretien, pas de ramonage et prend peu de place.

L’installation d’une pompe à chaleur aérothermique air/eau est rentabilisée en quelques années. Dans certain cas vous pouvez même conserver votre ancienne chaudière, qui viendra prendre le relai de la pompe à chaleur lors de la saison hivernale. Le rendement de la pompe à chaleur est proportionnel entre la température extérieure et le niveau de chaleur demandé.

Pompe à chaleur – Géothermie

Principe

Les pompes à chaleur géothermique utilisent l’énergie du sol grâce à un circuit enterré dans le sol. Ce circuit fait de tuyaux est enfoui entre 60 à 120 cm. Les collecteurs de sol transmettent l’énergie emmagasinée dans la terre au liquide frigorigène ou à l’eau glycolée circulant dans le circuit. Puis ces calories sont transformées par le générateur géothermique pour être restituées par les émetteurs de chaleur de votre logement.

L’énergie dégagée par la pompe à chaleur est diffuée à des planchers chauffant, à des radiateurs basse température, et peut aussi chauffer l’eau sanitaire. Ce principe existe depuis une trentaine d’année. Avec l’évolution des technologies la géothermie est devenue un moyen de chauffage économique et très performant. La pompe à chaleur géothermique sert de chauffage en hiver, et si elle est réversible de rafraîchissant en été.

Le captage de la chaleur dans le sol se fait au moyen de capteurs horizontaux si vous avez un terrain d’une surface importante, ou bien de capteurs verticaux si vous n’avez pas ou peu de terrain. Ces collecteurs de la pompe à chaleur sont enterrés et constitués de tuyaux de cuivre équipés d’une gaine en polyéthylène. En ce qui concerne les collecteurs horizontaux, plus le sol est humide ou argileux, meilleur sera le transfert de chaleur. Même si l’eau de pluie régénère le sol, il faut néanmoins éviter l’accumulation d’eau dans le terrain.

Rendement énergétique

La pompe à chaleur géothermique va puiser l’énergie gratuite contenue dans le sol. Cette énergie est produite par les saisons, le soleil, le vent et la pluie. La nature fournie tout au long de l’année la quasi-totalité des besoins de la pompe à chaleur. Le seul combustible dont vous aurez besoin sera l’électricité qui servira à faire fonctionner la pompe à chaleur. C’est le meilleur système de pompe à chaleur, il utilise jusqu’à 80 % d’énergie environnementale.

Le coefficient de performance d’une pompe à chaleur géothermique est le rapport entre la quantité de chaleur produite et l’énergie consommée. La réglementation thermique impose un coefficient de performance minimale de 3.2, en mode chauffage. Ce rendement énergétique peut être réduit si votre pompe à chaleur alimente l’eau chaude sanitaire.

Différents types de pompe à chaleur géothermique

La pompe à chaleur sol/sol géothermique est aussi nommée « à détente directe ». Elle transmet l’énergie captée dans le sous sol pour la restitué dans un sol chauffant. Cette alternative aux radiateurs traditionnels donne d’excellente performance. C’est le même fluide frigorigène qui circule en circuit fermé à l’extérieur et à l’intérieur du logement. La charge de fluide caloporteur est très importante. Ce liquide est nocif, et doit être manipulé avec précaution. Cet échange thermique diffuse une chaleur constante et régulière.

La pompe à chaleur sol/eau possède deux circuits séparés. Le premier circuit capte les calories contenues dans le sol, il joue le rôle d’évaporateur. L’autre circuit transfert la chaleur dans la maison via le compresseur, il joue le rôle de condenseur. Le fluide caloporteur qui circule dans le circuit extérieur peut-être soit de l’eau glycolée ou bien un liquide frigorigène. L’eau glycolée contient de l’antigel. C’est la pompe à chaleur qui transmet la chaleur au circuit de chauffage, soit les radiateurs basse température, le plancher chauffant ou bien l’eau chaude sanitaire.

Avantages et inconvénients de la pompe à chaleur sol/sol géothermique

Si vous avez opté pour des capteurs horizontaux, la surface du terrain devra être deux fois plus grande que la surface à chauffer. Cet espace ne pourra être planté que de pelouse et petits massifs, mais en aucun cas d’arbres. Les capteurs verticaux nécessitent un forage en profondeur de 30 m à 80 m, mais ce système de sondes géothermiques est plus coûteux. La géothermie nécessite une qualité d’installation impeccable. L’installation de capteurs verticaux requiert une demande d’autorisation administrative.

La bonne performance de la pompe à chaleur géothermique ne réclame aucun chauffage d’appoint, même par grand froid. Elle n’est compatible qu’avec des radiateurs basse température. Le coût d’une pompe à chaleur géothermique se situe en moyenne entre  7 000€ et 10 000 €. Si vous souhaitez une pompe à chaleur réversible, le surcoût sera de l’ordre de 10 à 20 %. L’investissement est supérieur aux autres pompes à chaleur, mais son rendement est remarquable. Le fonctionnement de la pompe à chaleur est relativement simple, et ne nécessite pas d’entretien particulier.

Pompe à chaleur – Aquathermie

Principe

La pompe à chaleur aquathermique ou hydro thermique utilise la chaleur contenue dans l’eau des nappes phréatique ou bien encore d’un lac, d’un étang ou d’une rivière. La condition en cas de captage d’eau de surface est la nécessité d’avoir un débit suffisant et régulier. Le pompage en eau de surface est le moins employé, car la température est moins stable, et les contraintes d’autorisation administrative et environnementale sont complexes.

Ce procédé implique deux forages. Le premier forage pouvant aller jusqu’à 100 m permet d’accéder à la nappe d’eau, et de positionner les capteurs. Le second forage servira pour rejeter l’eau à l’endroit d’où elle vient afin de ne pas épuiser la ressource en eau. A cette profondeur la température de l’eau est constante entre 7 et 12°. La pompe à chaleur va prélever les calories dans l’eau et les transférer à un autre circuit d’eau, celui de la maison ou de l’immeuble.

La pompe à chaleur eau/eau permet de chauffer de façon autonome, les radiateurs basse température, les planchers chauffant ainsi que l’eau sanitaire. Il existe l’option de rafraîchissement l’été. Ces pompes à chaleur ne produisent que de l’eau à basse température autour des 50°. Elles sont incompatibles avec des radiateurs classiques.

Rendement énergétique

La pompe à chaleur eau/eau obtient le meilleur rendement énergétique par rapport à tous les autres procédés. C’est avec l’eau des nappes phréatiques que le coefficient de performance est le plus élevé. La consommation électrique sert uniquement à mettre en mouvement le fluide caloporteur.

L’installation de la pompe à chaleur aquathermique doit se faire par un professionnel. Il évaluera le type de pompe adapté à vos besoins, ainsi que la puissance nécessaire au bon fonctionnement. Une pompe à chaleur eau/eau doit fournir un coefficient énergétique supérieur à 3. Les calories contenues dans les nappes d’eau sont élevées et ne nécessite que peu d’énergie pour amener les émetteurs à bonne température.

Avantages et inconvénients de la pompe à chaleur aquathermique

Ce système de pompe à chaleur hydro thermique nécessite la présence d’un point d’eau ou d’une nappe souterraine à proximité. Le coût de l’installation est le plus élevé des pompes à chaleur. Ce sont les forages qui augmentent l’investissement. Mais cette technologie reste économique et offre une plus grande stabilité de température.

Le fonctionnement des pompes à chaleur aquathermique est adapté aussi bien aux immeubles qu’aux particuliers, que la construction soit située en zone très froide ou tempérée. Chaque installation nécessite une autorisation de l’administration des eaux et services sanitaires. Le rejet ou le retour d’eau refroidie doit s’effectuer dans des conditions optimales pour l’environnement. Pour des raisons de sécurité, le point de prélèvement doit être équipé d’une crépine et le point de rejet doit être muni d’un filtre.

Pompe à chaleur – Absorption Gaz

Il existe une alternative à l’utilisation de l’électricité pour le fonctionnement de la pompe à chaleur : la pompe à chaleur à absorption gaz. Son action n’est plus thermodynamique, mais thermochimique. Elle absorbe l’énergie de la source froide, la transmet à la source chaude via un fluide frigorigène. Dans ce cas précis, le fluide est composé d’un mélange eau/ammoniac, qui n’a aucun impact environnemental. C’est donc une solution innovante qui répond aux normes BBC (bâtiment basse consommation).

Le coefficient de performance de la pompe à chaleur gaz est de 1.6. L’intérêt principal réside dans le fait qu’il n’y a plus besoin d’abonnement électricité. De plus la pompe à chaleur absorption gaz transforme une énergie primaire gratuite en énergie de chauffage. Dans ce cas on calcul son indice de PCI (pouvoir calorifique inférieur) qui est de 170 %. Cela représente l’énergie thermique libérée après la réaction thermochimique de la pompe à chaleur. Avec ce rendement, on peut dire que la pompe à chaleur absorption gaz est excellente et valorisante.

La pompe à chaleur absorption gaz permet de produire de l’eau chaude sanitaire et du chauffage. Elle s’adapte aux constructions neuves ou aux rénovations, ainsi qu’aux émetteurs basse et haute température. De plus la maintenance est réduite par rapport aux pompes à chaleur électrique. Elle est réversible, aussi bien en géothermie qu’en aérothermie. Elle garantisse des performances constantes, même en cas de conditions climatiques extrêmes.

Pompe à chaleur – Solution Ecologique  et aides à l’acquisition

Solution écologique

La pompe à chaleur puise une énergie gratuite, renouvelable et inépuisable. Outre les économies d’énergie conséquentes que vous engendrez, vous préservez l’environnement. La pompe à chaleur ne rejette aucun déchet nocif pour l’environnement. Elle n’est pas écologique à 100 %, puisqu’elle a besoin d’une certaine quantité d’électricité pour fonctionner. Malgré tout, elle minimise l’utilisation d’énergies fossiles comme le fioul, le gaz qui sont des énergies tarissables. Pour une moyenne annuelle, il faut compter une consommation de 30 % d’énergie électrique et de 70 %  d’énergie renouvelable. On peut dire que la pompe à chaleur évite le rejet de 70 % de gaz CO2 dans l’atmosphère. Elle limite aussi le rejet d’autre gaz polluant comme le Nox et le SO2.

Depuis le 18 février 2010, il existe un écolabel européen dédié aux pompes à chaleur. Cela signifie que l’impact environnemental est limité. Des critères écologiques spécifiques sont adoptés. La pompe à chaleur ne doit pas contenir de métaux lourds et les risques pour la santé humaine due à l’utilisation de substances dangereuses sont restreints. Il est conseillé d’acheter des pompes à chaleur portant la marque NF-PAC délivrée par l’AFPAC-AFNOR suivant un cahier des charges précis. Cette certification permet de vérifier la conformité des produits. Elle concerne le coefficient de performance, la puissance thermique et le niveau de puissance acoustique. Ce sont les exigences de la norme NF EN ISO 9001 qui sont appliquées.

Aides à l’acquisition

Depuis quelques années, le marché français de la pompe à chaleur a explosé surtout grâce aux différentes aides financières. Tout d’abord, vous pouvez bénéficier de l’éco prêt à taux zéro si l’achat de votre pompe à chaleur est associé à des travaux à vocation écologique de votre maison. Pour pouvoir profiter des aides financières, la pompe à chaleur est soumise à des conditions de coefficient de performance. Il faut savoir que la pompe à chaleur air/air n’ouvre droit à aucune aide financière.

Le crédit d’impôt sur les pompes à chaleur ne concerne que la résidence principale du propriétaire ou du locataire. A partir de 2011, le crédit d’impôt est de 22 % pour une pompe à chaleur air/eau avec un coefficient de performance supérieur ou égal à 3.3. Pour les autres pompes à chaleur avec production d’eau chaude sanitaire, le crédit d’impôt est de 36 % avec un coefficient de performance égal ou supérieur à 3.

Vous pouvez bénéficier aussi de subventions ou de primes. L’ANAH (Agence Nationale de l’habitat) donne des subventions pour l’installation de pompe à chaleur avec production d’eau chaude sanitaire et ou climatisation géothermique. Ce système doit respecter les exigences de la réglementation thermique du décret n° 2007-363 du 19 mars 2007. Ces subventions sont attribuées sous conditions. Le logement doit être achevé depuis au moins 15 ans. Elle concerne les propriétaires occupants, les propriétaires bailleurs, et les syndicats de copropriétaires.

L’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) peut, sous certaines conditions vous accorder une prime. Vous devez habiter en France et être un particulier. La prime concerne l’acquisition d’une pompe à chaleur géothermique ou aquathermique avec production d’eau chaude sanitaire. Elle concerne aussi la résidence secondaire.

Depuis le 31 décembre 2010, les pouvoirs publics ont instauré une TVA à 5.50 %, sur les pompes à chaleur. Cette baisse de la TVA s’applique pour une résidence principale ou secondaire dont l’achèvement est supérieur à deux ans. La baisse de la TVA s’inscrit dans un programme de réduction de gaz à effet de serre et ainsi participe au développement des énergies renouvelables.

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