Pompes à chaleur: les principes de base

On sait que le chauffage au gaz et au mazout ne pourra pas durer éternellement. C'est pourquoi la pompe à chaleur est aujourd'hui largement utilisée comme alternative. Il s'agit d'un dispositif à entraînement électrique qui extrait la chaleur de l'environnement. Cette chaleur est ensuite portée à une température suffisamment élevée pour chauffer les habitations. Il existe différents types de pompes à chaleur sur le marché, mais elles fonctionnent toutes plus ou moins sur le même principe. Nous expliquons le fonctionnement et l'efficacité de ces appareils et répondons à certaines questions fréquemment posées.

 

Fonctionnement

Qu'est-ce que une pompe à chaleur?

Une pompe à chaleur est un appareil qui extrait l'énergie du sol, des eaux souterraines ou de l'air - trois éléments dans lesquels le soleil (et le magma terrestre) stocke une grande quantité de chaleur - et la convertit en chaleur utilisable pour le chauffage central. Bien que la plupart des appareils fonctionnent à l'électricité, il existe aussi des pompes à chaleur qui fonctionnent au gaz naturel. Il existe également des pompes à chaleur monobloc et des pompes à chaleur composées de deux unités (une unité extérieur et une unité intérieure).

 

Comment fonctionne une pompe à chaleur?

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur semble plus compliqué qu'il ne l'est. On peut le comparer à celui d'un réfrigérateur.

1. Une pompe à chaleur extrait l'énergie de l'air, du sol ou de l'eau. Grâce à cette énergie, la pompe à chaleur fait s'évaporer un réfrigérant ou un fluide de refroidissement à travers un évaporateur intégré.

2. Le fluide évaporé est ensuite aspiré hors de l'évaporateur et comprimé à haute pression et à haute température par un compresseur. Un condenseur va reliquéfier les gaz sous haute pression et à haute température. La haute température est ainsi transmise au système de distribution de chaleur et la haute pression est éliminée par la valve d'expansion.

3. Enfin, un détendeur va ramener le liquide de refroidissement de sa haute pression à sa basse pression d'origine, ce qui permet au cycle de redémarrer.

Tout au long de ce processus, c'est que le compresseur qui consomme la plupart de l'électricité, ce qui met immédiatement en évidence un avantage majeur des pompes à chaleur: leur faible consommation d'énergie. Entre 65 et 80% de l'énergie fournie par la pompe à chaleur est extraite de l'environnement. Cela permet de réduire les émissions de CO₂.

 

Rendement

Bien qu'une pompe à chaleur fonctionne de manière durable, son installation nécessite tout de même un investissement important, que vous devez de préférence récupérer le plus rapidement possible. C'est pourquoi un rendement maximal est d'une importance capitale.

COP

L'efficacité d'une pompe à chaleur est exprimée par le COP, le coefficient de performance. Il est calculé en divisant l'énergie que la pompe à chaleur extrait de l'air, du sol ou de la nappe phréatique par l'électricité qu'elle utilise pour fonctionner. Plus la différence de température entre la source et la température de chauffage central souhaitée est faible, plus le COP est élevé, et donc plus l'efficacité est grande.

Une bonne pompe à chaleur aura un COP moyen de 4 tout au long de l'année, ce qui signifie que pour chaque kW d'énergie consommée, la pompe à chaleur produira en moyenne 4 kW de chaleur utile. Dans le cas d'une pompe à chaleur, les fabricants indiquent souvent des COP différents, en fonction de la température de chauffage central souhaitée.

SCOP et SPF

Le COP est un instantané, mais les températures extérieures ne sont évidemment pas stables, de sorte que le SCOP - le Seasonal Coefficient of Performance - est généralement une meilleure mesure du rendement d'une pompe à chaleur. Le SCOP calcule ce chiffre sur une année complète, en tenant compte des différentes températures extérieures selon les saisons.

Le SCOP tient compte des pertes électriques et thermiques, ce qui en fait une meilleure mesure de l'efficacité d'une pompe à chaleur. Il y a ensuite le SPF (Seasonal Performance Factor), qui est fondamentalement identique au SCOP et qui en est en fait une expression en pourcentage, l'efficacité de la production de la centrale électrique étant également prise en compte.

Efficacité optimale

Pour obtenir une efficacité optimale avec une pompe à chaleur, il faut tenir compte de plusieurs facteurs importants.

• Tout d'abord, l'efficacité dépend fortement du type de pompe à chaleur - et il y en a plusieurs, vous pouvez les découvrir ici. Une pompe à chaleur qui extrait l'énergie du sol aura un rendement plus élevé qu'une pompe à chaleur qui extrait l'énergie de l'air extérieur, car l'air extérieur est beaucoup plus sensible aux fluctuations de température, et donc moins constant.
• Une pompe à chaleur comme système de chauffage domestique n'est utile que dans une maison où les pertes de chaleur sont aussi faibles que possible. Si votre maison est suffisamment isolée (toit, sol, mur, vitrage à haut rendement), vous en profiterez davantage.
• Bien entendu, le réglage de l'appareil joue un rôle décisif. Bien qu'il soit aujourd'hui possible de réaliser soi-même l'installation des systèmes air-eau et air-air, il convient de toujours confier la mise en service à un professionnel.
• Il est préférable de combiner une pompe à chaleur avec un chauffage à basse température, tel qu'un chauffage par le sol.
• Ceux qui assurent en partie leur propre électricité avec des panneaux solaires paieront finalement aussi moins de consommation.

 

Label énergétique

Toutes les sources de chaleur doivent recevoir un label énergétique. Pour les pompes à chaleur, cela signifie une distinction correspondant à la fois à la production de chaleur et à la fourniture d'eau chaude sanitaire. Actuellement, le label énergétique le plus élevé possible est A pour l'approvisionnement en eau chaude et A++ pour la production de chaleur.

Il est particulièrement intéressant d'examiner de plus près les valeurs réelles fournies par le fabricant dans sa documentation. Le fait est que certaines pompes à chaleur air/eau répondent déjà aux critères du label d'efficacité énergétique A+++, qui sera introduit à l'avenir et offrira un rendement encore plus élevé. La différence entre deux classes d'efficacité énergétique peut aller jusqu'à 25%, ce qui représente une différence significative en termes de consommation d'énergie.

 

Dispositif

Système d'émission

En général, le chauffage au sol est recommandé comme la meilleure option pour une pompe à chaleur. Le système d'émission le plus approprié pour votre pompe à chaleur dépend principalement du fait que vous ayez une pompe à chaleur à basse température ou à haute température.

Pompe à chaleur basse température

Lorsqu'on parle de pompes à chaleur, il s'agit avant tout de pompes à chaleur basse température qui chauffent l'eau à 50 °C. Celles-ci fonctionnent mieux en combinaison avec un chauffage basse température si bien que le chauffage par le sol est l'option la plus adaptée, car il distribue l'eau du chauffage central à basse température (jusqu'à 40 °C) - contrairement aux radiateurs traditionnels, où l'eau circule à 80 °C.

Cependant, les ventilo-convecteurs constituent une bonne alternative: comme le ventilateur est allumé et pousse l'air à travers le convecteur, la pièce peut être chauffée avec une température d'eau plus basse. Avec ce système, vous pouvez simplement utiliser le système de tuyaux existant pour les radiateurs. Les radiateurs surdimensionnés, où l'eau circule à une température de 35 à 55 °C, sont également une bonne option.

Faisabilité 

Vous souhaitez faire installer une pompe à chaleur, mais vous ne savez pas si votre habitation peut passer au chauffage basse température avec le niveau d'isolation actuel? Vous pouvez le vérifier en réduisant la température d'alimentation de l'eau de votre chauffage central à 50 °C par une journée froide, en ouvrant les radiateurs et en vérifiant s'il fait encore assez chaud dans votre maison. Si c'est le cas, une note de dimensionnement établie par un professionnel devrait permettre de clarifier si votre installation actuelle est suffisante ou si vous devez ajouter ou remplacer des radiateurs. S'il fait trop froid, la première chose à faire est d'isoler. 

Pompe à chaleur haute température

Vous rénovez et souhaitez installer une pompe à chaleur, mais vous ne voulez ou ne pouvez pas remplacer vos radiateurs? Dans ce cas, une pompe à chaleur haute température peut offrir une solution. Elle chauffe l'eau jusqu'à 65 °C et convient donc mieux à ceux qui veulent conserver leurs radiateurs. Toutefois, elle est plus chère à l'achat. Une autre option pour ceux qui conservent (temporairement) leur système d'émission actuel et ne peuvent pas ajouter immédiatement une isolation supplémentaire est une configuration hybride.

Le choix d'une pompe à chaleur ou d'un système hybride se fait sur la base d'un calcul professionnel des pertes de chaleur

Monobloc ou bibloc?

Monobloc

Dans le cas d'une pompe à chaleur monobloc, l'évaporateur et le condenseur sont réunis dans une seule unité (extérieure). L'eau est chauffée dans cette unité et entre ensuite via des tuyaux isolés. Les pompes à chaleur monobloc présentent plusieurs avantages. Le plus important d'entre eux est qu'aucune opération de réfrigération ne doit être effectuée.

Le circuit de refroidissement est déjà fabriqué et testé en usine. L'installateur doit juste faire rentrer deux tuyaux (avec de l'eau ou de la saumure). Les pertes de chaleur ne sont certainement pas plus élevées qu'avec une unité split, au contraire. La température de l'eau est généralement inférieure à celle du réfrigérant (d'où des pertes de chaleur moindres). Un point d'attention important est le risque de gel des tuyaux en cas de panne de courant prolongée, mais aujourd'hui la plupart des fabricants proposent une solution à ce problème.

 

Bibloc

Dans un système bibloc ou split, l'évaporateur et le condenseur sont situés dans deux unités distinctes, généralement une à l'extérieur et une à l'intérieur. Entre les deux, passent des tuyaux contenant du réfrigérant. L'eau est chauffée (ou parfois refroidie) par le réfrigérant de l'unité intérieure.

Avec ce type de pompe à chaleur, il est très important que le technicien qui effectue les travaux dispose, d'une part, d'un certificat d'aptitude spécial pour la manipulation des fluides frigorigènes et, d'autre part, des outils spécialisés appropriés, comme, par exemple, une pompe à vide.

Dans ce cas, les grands fabricants proposent une mise en service, ce qui évite d'avoir à trouver soi-même un technicien. Bien entendu, il existe également des différences entre la saumure et le réfrigérant. Dans le cas des pompes à chaleur split à base de réfrigérant, le compresseur est généralement situé dans l'unité extérieure.

 

Entretien

Les pompes à chaleur nécessitent peu d'entretien, mais comme pour toute technologie domestique, un entretien régulier favorise la longévité du système. Un contrôle annuel effectué par la société d'installation permettra également de s'assurer que le rendement moyen reste élevé et que tout continue à fonctionner correctement. Toutefois, au moment de la rédaction de cet article, il ne s'agit pas d'une obligation. 

 

EAU CHAUDE SANITAIRE
Si vous chauffez votre maison avec une pompe à chaleur, vous aurez besoin d'un chauffe-eau supplémentaire pour l'eau chaude. Si la pompe à chaleur a une capacité suffisante, elle peut y être raccordée. Aujourd'hui, on installe souvent un chauffe-eau thermodynamique séparé.