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Le choix de son système de chauffage : la pompe à chaleur

Choisir le chauffage le plus adéquat pour sa maison est souvent délicat. Concernant les systèmes de chauffage utilisant les pompes à chaleur, le critère majeur sera la performance énergétique du logement.

besoins en chauffage - Pages-Energie
besoins en chauffage – Pages-Energie

Pourquoi un logement performant ?

Premier point : le besoin en chauffage est déterminé en fonction de la performance de l’enveloppe du logement (l’isolation, l’étanchéité à l’air, les apports solaires externes par les surfaces vitrées, l’inertie thermique).

Second point : L’énergie nécessaire pour se chauffer est calculée en tenant compte du besoin en chauffage et du rendement du système de chauffage.

Quand on utilise une pompe à chaleur, le rendement est celui de la PAC en elle même (le coefficient de performance : COP) combinée avec le rendement de l’installation complète (distribution de la chaleur, émission de la chaleur et régulation des températures). En réalité le rendement final du système de chauffage n’est pas celui affiché par la pompe à chaleur choisie, mais est une combinaison du rendement de chaque élément constituant le système de chauffage :

  • Rendement de la distribution (circulation dans les conduits situés en zone non chauffée)
  • Rendement des émetteurs (radiateurs ou autres systèmes d’émission)
  • Rendement de la régulation du chauffage (décalage temporel et de puissance entre le moment ou une température est commandée au système de chauffage et la température effectivement nécessaire).

Pour une PAC affichant un COP de 4, c’est à dire produisant 4 KWh de chaleur pour 1 KWh d’électricité consommée, le rendement final sera de l’ordre de 3,2 en tenant compte des pertes d’énergie de chaque élément.

Troisième point : L’énergie consommée pour une pompe à chaleur est l’électricité. Elle est nécessaire à alimenter les éléments (évaporateur, compresseur, condenseur, détendeur) qui produiront la chaleur. Le coût de l’électricité a fortement augmenté en dix ans. Il atteint aujourd’hui 0,15 € pour 1 KWh consommés et son impact sur l’étiquette énergétique d’une maison est beaucoup plus important que les autres énergies simplement par le fait que pour obtenir 1 KWh d’électricité à notre compteur, il faut utiliser près de 3 fois plus de KWh en ressources naturelles (par convention, pour avoir 1 KWh d’électricité, il faut 2,58 KWh de ressources naturelles en tenant compte des pertes de fabrication et du mix énergétique actuel en France)

Ainsi, l’utilisation d’une pompe à chaleur nécessitera obligatoirement une diminution des besoins en chauffage et d’une installation performante pour qu’elle soit efficace. Souvenez vous du temps ou des PAC Air-Air étaient vendues comme des petits pains pour des logements énergivores en invoquant des gains de chauffage surprenants… d’ailleurs, maintenant il n’y a plus de crédit d’impôts pour ce type d’installation.

Donc, dans le cas d’une rénovation, il faudra obligatoirement optimiser l’enveloppe du bâti et son étanchéité avant de penser à installer une pompe à chaleur.

Pour les maisons neuves construites après le 1er Janvier 2013, la réglementation thermique 2012 impose une performance énergétique de 50 KWhep/m2/an modulée en fonction de la zone géographique et de la surface du logement. Ce niveau de consommation impose une enveloppe du bâti performante en termes d’isolation et d’étanchéité à l’air. Si les moyens financiers le permettent et si le futur propriétaire souhaite prendre les devants et viser la construction d’une maison plus performante mais aussi valoriser son futur patrimoine, dans ce cas, le projet accordera une place plus importante aux sources de chauffage autres que la chaudière à condensation ou le chauffage bois.

Le fonctionnement d’une PAC

Une pompe à chaleur est une machine thermodynamique qui permet de réaliser un transfert d’énergie d’une source froide vers une source chaude. Ce transfert est obtenu en comprimant et détendant un liquide frigorigène.

Une pompe à chaleur capte les calories présentes naturellement dans l’environnement (air, sol ou eau) et grâce à un compresseur elle les porte à une température élevée qu’elle distribue ensuite dans la maison. C’est le fluide frigorigène dit « caloporteur » utilisé dans la pompe à chaleur qui permet ces échanges de calorie grâce à sa facilité de transformation d’un état gazeux vers un état liquide et vice et versa.

Pages-Energie - pompe à chaleur eau/eau
Pages-Energie – pompe à chaleur eau/eau

Une pompe à chaleur est composée en 3 grandes parties :

  • Le circuit de captation de la chaleur soit par géothermie : on récupère de la chaleur de la terre à l’aide de tuyaux enterrés horizontalement ou verticalement dans le sol. Soit par aquathermie, toujours à l’aide de tuyaux sauf qu’ici on capte la chaleur d’une nappe phréatique et enfin, ou soit par aérothermie (air ambiant) via un système de ventilateur.
  • Le circuit de diffusion de la chaleur qui peut être réalisé soit à l’aide d’un fluide caloporteur qui va alimenter un chauffage au sol ou un système de radiateurs type chauffage central basse température. Soit par simple insufflation de l’air chauffée par la pompe à chaleur.
  • Le circuit thermodynamique qui permet d’élever la chaleur

Le circuit thermodynamique est composé de 4 éléments :

  • L’évaporateur : La chaleur prélevée du milieu naturel, contenue dans la source froide, est transmise au fluide frigorigène qui est alors à l’état liquide. La température du fluide augmente et il finit par se transformer en vapeur.
  • Le compresseur qui aspire le gaz (vapeur) et le comprime sous haute pression (effet pompe à vélo). Cette opération a pour effet d’échauffer le gaz qui atteint alors une température de 90°C.
  • Le condenseur : Le gaz à 90°C entre en contact avec la source chaude qui est à 25°C. Le gaz baisse en température et cède une partie de sa chaleur à la source chaude : tous deux sont à environ 45°C. Le gaz se condense est redevient liquide.
  • Le détendeur : Le détendeur crée un environnement sous basse pression. Cette chute de pression provoque une baisse de température du liquide ( – 20°C ).
  • Dans l’évaporateur, le liquide sous basse température entre en contact avec la source de chaleur capter à l’extérieur. Le liquide chauffe alors jusqu’à émission de vapeur et Il est ensuite ré-aspiré par le compresseur.

Différentes sortes de PAC

Les sources froides et chaudes peuvent être d’origine différentes, ce qui distingue les différentes sortes de PAC :

Type Echange Captation dans le milieu naturel Restitution de la chaleur
Aérothermie Air – Air Air (statique ou dynamique) Air (distribution centralisée ou multi split)
Air – Eau Air (statique ou dynamique) Eau – (plancher et mur chauffant, ventilo convecteur, radiateur basse température, ballon d’eau chaude sanitaire)
Aquathermie Eau – Eau Eau (nappe phréatique, Rivière, Etang)
Géothermie Eau glycolée – Eau Sol ( capteurs horizontaux ou sondes verticales avec eau glycolée)
Sol – Eau Sol (capteurs horizontaux avec fluides frigorigènes)
Sol (capteurs horizontaux avec fluides frigorigènes) Sol (plancher chauffant avec fluide frigorigène)

Rapide analyse comparative rapide

Type de Pac Avantages Inconvénients
Aérothermie
  • Mise en œuvre simple
  • Relativement bon marché
  • Peu encombrante
  • Pas de travaux de terrassement
  • Adapté à la rénovation
  • Bonnes performances en zones tempérées
  • Performance nulle si la température extérieure est inferieur a 5º Celsius
  • Bruit de la ventilation de l’évaporateur
  • Dégivrage périodique de l’évaporateur
  • Par grand froid, une résistance électrique palie la baisse d’efficacité
  • La puissance de la machine décroit quand les besoins de chauffage augmente
Aquathermie
  • Grande capacité calorifique de l’eau
  • Source froide stable
  • Performances excellentes et constantes
  • Peut couvrir la totalité des besoins en chauffage
  • Disponibilité de l ‘eau
  • Puisage et rejet de l’eau implique des travaux onéreux
  • L’eau gèle
  • Surveillance des débits pour éviter le phénomène de gel
  • Déclaration à la DRIRE
  • Consommation de la pompe de relevage (surtout sur grande profondeur)
  • Entretien régulier de la pompe de relevage
Géothermie (de surface ou en profondeur)
  • Convient au terrain pentu
  • Rafraichissement possible à moindre cout
  • Couplage de l’eau glycolée avec des capteurs solaires
  • Mise en œuvre relativement simple (hydrocablage)
  • Couvre la totalité des besoins en chauffage
  • Stabilité en hiver
  • Possible quelque soit la nature du terrain ( en profondeur)
  • Emprise au sol minimum (profondeur)
  • Consommation des circulateurs
  • Cout plus élevé du à l’installation des circulateurs, d’un vase d’expansion, des distributeurs et détecteur de débit
  • Quantité de glycol importante, source de pollution possible si fuite
  • Forage par une entreprise spécialisée
  • Cout du forage très élevé (en profondeur)
  • Régénération du terrain à long terme (pas assez de recul).

Ce n’est pas la puissance qui fait la pompe à chaleur, mais sa possibilité de couvrir 120 % des besoins en chauffage sur l’ensemble de la période de chauffage (d’octobre à mai).

Pompe à chaleur géothermie - Pages-Energie
Pompe à chaleur géothermie – Pages-Energie

Le COP est généralement donné dans des conditions optimales. C’est pourquoi il faut regarder le COP saisonnier qui est le rapport entre les valeurs mesurées sur une saison de chauffe de l’énergie calorifique restituée dans le bâtiment et le rendement de l’installation (pompe à chaleur + distribution + émetteur + régulation). En fonction de différents paramètres (Type de PAC utilisée, qualité du dimensionnement, qualité de l’installation, type de bâtiment,…) le COP saisonnier des pompes à chaleur varie en moyenne entre 2,8 et 3,5 pour les pompes à chaleur aérothermiques et entre 3 et 4,5 pour les pompes à chaleur géothermiques et aquathermiques.

Dernière remarque : on préfèrera les PAC aquathermie et géothermie pour les aides fiscales que l’on peut obtenir.



Une réponse

  1. Materiel Chauffage
    | Répondre

    Dans votre analyse il me parait indispensable d’indiquer qu’une bonne isolation peut eviter de recourir a une facture de chauffage importante.

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