les pompes a chaleur: solution totale pour toute la maison
l'energie ALTERNATIVE peut chauffer et refroidir
Les pompes à chaleur sont une solution flexible et économique pour le confort d'habitat contemporain. Outre le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire, un tel système de chauffage offre la possibilité de refroidir. Cette technologie garantit une baisse considérable de la consommation d'énergie et des émissions de CO2.
DESCRIPTION
Une pompe à chaleur peut utiliser la chaleur à une température relativement basse pour des applications à plus haute température. Elle peut porter la chaleur provenant de l'environnement (air, eau ou sol) à une température suffisamment élevée pour l'application, notamment, du chauffage des maisons et de l'eau chaude sanitaire.
Pour cela, elle utilise peu d'énergie en comparaison du rendement. 65 à 80% de l'énergie fournie par la pompe sont extraits de l'environnement. Dès lors, une telle installation de pompe à chaleur consommera moins d'énergie qu'un système de chauffage classique. L'émission de CO2 dans le cas du chauffage avec une pompe à chaleur sera également nettement inférieure à celle d'un système classique.
Du reste, saviez-vous que presque tout le monde possède une pompe à chaleur à domicile? Le réfrigérateur! Celui-ci extrait la chaleur de l'intérieur de l'armoire et la restitue à la pièce dans laquelle se trouve le réfrigérateur.
FONCTIONNEMENT
transport de la chaleur
Le transport de la chaleur d'une pompe à chaleur se fait de la même manière que dans la nature. Le transport de la chaleur s'effectue par l'extraction de l'énergie d'un milieu vers un autre. Cette énergie est utilisée pour amener un fluide à l'état gazeux. Le fluide se situe à une température plus basse que l'air extérieur, ce qui permet d'absorber la chaleur. Ce faisant, le fluide est transformé en gaz. Ce gaz entre en contact avec l'air ambiant via l'appareil intérieur. Ici le gaz a une température plus élevée que celle de l'air et la chaleur est restituée à l'air. A ce moment-là, le gaz redevient liquide.
La pompe à chaleur pompe donc l'énergie thermique d'une basse température d'air extérieur vers un niveau de température élevé dans l'air intérieur par la transformation du réfrigérant de gaz à liquide. Le transport de la chaleur s'effectue au moyen d'un fluide.
Le fonctionnement est basé sur trois phénomènes physiques:
- Lors de l'évaporation, la chaleur est absorbée et lors de la condensation, la chaleur est libérée.
- Le point d'ébullition d'un fluide: la température à laquelle le fluide passe à l'état gazeux est fonction de la pression du fluide. Le point d'ébullition augmente avec une pression croissante du fluide.
- La température d'un gaz augmente sous une pression croissante.
La posibilité de chauffer et de refroidir via le même circuit fait de la pompe à chaleur un appareil polyvalent. Cette possibilité offre également un avantage économique: il suffit d'installer un seul appareil pour les deux fonctions.
Pour parcourir un cycle de pompe à chaleur, les éléments suivants sont exigés:
- Evaporateur: le milieu caloporteur s'évapore à basse pression et absorbe la chaleur à partir d'une source de chaleur 'froide'
- Compresseur: aspire les gaz hors de l'évaporateur et comprime le fluide, ce qui augmente la température.
- Condenseur: condense les gaz sous haute pression et à température plus élevée, et restitue la chaleur.
- Détendeur: est nécessaire pour redémarrer le cycle. Celui-ici amène le réfrigérant de la pression élevée vers la pression basse originale.
Le compresseur est le seul élément qui consomme de l'électricité. Ce faisant, c'est un déterminant important pour le rendement de la pompe. Actuellement le COP (Coefficient Of Performance) se situe à des valeurs comprises entre 3 et 5 kW. Cela signifie que la pompe à chaleur délivre entre 3 et 5 kW de chaleur utile pour chaque kW d'énergie consommée.
Plusieurs types peuvent être différenciés sur base du milieu auquel le ballon de pompe à chaleur extrait la chaleur. La température est déterminante pour le facteur de gain de la pompe à chaleur. Le choix de la source de chaleur est dès lors très important.
air/eau
Les systèmes air/eau extraient l'énergie thermique de l'air extérieur pour échauffer l'eau à environ 35 °C, idéal pour le chauffage par le sol et les murs. La chaleur de l'air extérieur, acheminée par un ventilateur, est restituée au milieu caloporteur via l'évaporateur et transportée vers le condenseur via le compresseur. On passe de l'air au fluide caloporteur, puis à l'eau et finalement à l'air.
eau/air
Les systèmes eau/air extraient l'énergie thermique de l'eau de circulation qui agit comme source de chaleur. Avec un ventilateur, la chaleur extraite est insufflée sous forme d'air dans la pièce à chauffer.
eau/eau
Les systèmes eau/eau extraient l'énergie thermique de l'eau pour échauffer une eau différente. Cela offre la possibilité de récupérer la chaleur ou d'extraire l'eau souterraine via des circuits d'eau dans les couches aquifères, les forages ou les eaux de surface. On passe de l'eau au fluide caloporteur et puis à nouveau à l'eau.
Geothermie
Les systèmes géothermiques utilisent la chaleur de la terre. Il existe deux sortes: la géothermie profonde et la géothermie peu profonde.
consommation
La pompe à chaleur est un consommateur électrique. Cependant il y a une grande différence entre une pompe à chaleur et un chauffage électrique. Une pompe à chaleur n'utilise pas l'énergie pour produire la chaleur mais pour transporter la chaleur. Cela délivre des rendements bien différents en comparaison du chauffage électrique. Un radiateur électrique ou un poêle à accumulation (au tarif de nuit) convertit 1 kW d'électricité en 1 kW de chaleur. Une pompe à chaleur offre toutefois un rendement minimal d'un facteur 3 par rapport à ces types de chauffage. Avec 1 kW d'électricité, une pompe à chaleur atteint donc 3 kW de chaleur. Aujourd'hui il existe aussi des pompes à chaleur qui atteignent aisément un facteur 4. En comparaison du chauffage au mazout ou au gaz naturel, une pompe à chaleur preste sensiblement mieux en termes de consommation. Entre-temps nous pouvons constater qu'une pompe à chaleur dans une maison bien isolée consomme environ 15% de moins qu'une chaudière.
Solution totale
La pompe à chaleur est une solution total pour le besoin de chauffage dans chaque logement. L'installation se charge sans problème du chauffage de l'habitation complète. Par ailleurs, la pompe à chaleur peut aussi se charger de la production de eau chaude sanitaire.
Lorsque la pompe à chaleur est utilisée pour le chauffage, on peut choisir des système eau/eau ou un chauffage à air confortable (principe air-air) ou un chauffage via des corps de chauffe à base température d’eau - tels que le chauffage par le sol, le chauffage mural ou des convecteurs (principe air-eau). Les systèmes à air sont les plus faciles à placer. La pompe à chaleur valorise ici l’air extérieur jusqu’à une température suffisamment élevée pour le chauffage intérieur. Dans le principe air-air, le système échauffe l’air jusqu’à 35 à 40 °C, dans le cas du principe air-eau on atteint des températures d’eau d’environ 30 °C. Ces températures suffisent largement pour amener les pièces de vie et autres pièces à une température confortable, à condition de posséder une habitation ayant une isolation de K45. Avec une installation air/air, les habitations ayant une valeur K moins bonne peuvent également être chauffées, moyennant un dimensionnement correct.
Le fait est bel et bien que: plus le degré d’isolation est élevé, plus la consommation est basse. Ceci sans mettre en marche un chauffage d’appoint. La condition de base pour un bon chauffage est, tout comme pour toute autre technique, un bon dimensionnement de l’installation. La règle qui prévaut ici: meilleure est l’isolation de l’habitation, plus petite est l’installation exigée. La pompe à chaleur délivre une chaleur suffisante pour échauffer l’habitation complète mais délivre aussi immédiatement celle-ci après le démarrage. On ne reçoit donc pas un air froid désagréable, comme c’est bel et bien le cas avec d’autres installations. Ceci peut être un grand avantage, surtout dans l’entre-saison. Pour rendre les soirées fraîches dans l’entre-saison un peu plus agréables, la pompe à chaleur peut être vite activée et on obtient une chaleur agréable en un rien de temps. Une installation de chauffage classique doit d’abord échauffer l’eau dans le circuit complet, avant de pouvoir amener la chaleur dans la pièce.
