Les pompes à chaleur

Il y a de la chaleur ... dans le sol, l'eau et l'air

Notre environnement : le sol sous nos pieds, l'eau des nappes, l'air qui nous entoure, stockent chaque jour l'énergie que nous dispense le soleil.

Récupérer cette énergie gratuite et inépuisable et s'en servir pour le chauffage, c'est possible grâce aux pompes à chaleur.
Ce sont des équipements qui permettent d'économiser les énergies fossiles tout en limitant nos rejets de gaz à effet de serre. Il en existe plusieurs types, qui puisent la chaleur soit dans l'air (pompe aérothermique), soit dans le sol ou l'eau des nappes phréatique (pompes géothermiques).

Principe de fonctionnement

Une pompe à chaleur (ou PAC) est un chauffage électrique performant : il permet comparativement à un système à effet de joule (résistance électrique) d'économiser environ 2/3 d'énergie, en puisant la chaleur dans l'air, l'eau ou le sol. Elle assure le chauffage d'un local à partir d'une source de chaleur externe (dont la température est inférieure à celle du local à chauffer).

• Evaporateur : la chaleur est absorbée au milieu extérieur par vaporisateur du fluide frigorigène à basse température.
• Compresseur : entraîne par un moteur électrique, il aspire et comprime les vapeurs (en augmentant leur pression et leur température), puis les refoules vers le condenseur.
• Condenseur : échangeur où les vapeurs repassent à l'état liquide en cédant leur chaleur au milieu extérieur.
• Détendeur : il abaisse la pression du liquide venant du condenseur et règle son débit.

Synthèse des différents types de pompes à chaleur :

Les performances

Le coefficient de performance (COP) d'une pompe à chaleur correspond au rapport entre l'énergie électrique absorbée par la pompe et l'énergie thermique restituée.

• Le COP baisse lorsque les températures de la source froide (T°extérieur pour une PAC air/eau) diminuent.
• Le COP baisse avec l'augmentation de la température de l'eau ou l'air chaud(e) produit(e). Une augmentation de 10°C de la température d'eau de chauffage entraîne une augmentation de 20 à 30 % de la consommation.

Attention : Le COP global de la PAC annoncé par le fabricant ne permet pas d'en déduire les économies de chauffage, car les performances sont en général données pour des conditions standards (7°C extérieur, 35°C dans le circuit de chauffage) et elles ne prennent pas en compte les variations de température de la source froide ni les pertes de régulation, de distribution et des émetteurs.

Les COP moyens annuels qui sont les seules valeurs à prendre en compte pour calculer les économies d'énergie, vont dépendre du COP affiché par le fabricant. Mais surtout, le COP moyen annuel varie en fonction des conditions dans lesquelles la PAC est installée ; Un circuit de chauffage avec basse température (maximum 40°C) est à privilégier, et ainsi que l'utilisation de la source froide contenant le plus de « chaleur ».
Les valeurs du COP moyen annuel (à basse température) varient en fonction du type de système :

• Pour une PAC air/eau ou air/air le COP peut varier entre 2 et 3,5.
• Pour une PAC eau/eau, le COP peut varier entre 3,5 et 5,5.

La production d'eau chaude sanitaire

La production d'eau chaude sanitaire peut, avec certain matériel, être assurée en même temps que le chauffage des locaux en hiver. L'été, une résistance électrique ou une installation solaire prend le relais. Différents systèmes sont proposés par les constructeurs, ainsi certains tirent parti de la température élevée du fluide frigorigène en sortie de compresseur, d'autres ont des systèmes thermodynamiques indépendants en récupérant la chaleur soit sur l'air, soit dans le sol. Dans les deux cas, la surconsommation électrique de la PAC due à la production d'eau chaude sanitaire n'est pas négligeable, et le fonctionnement à basse température doit être privilégié.

Les impacts sur l'environnement

• Problèmes acoustiques liés aux pompes à chaleur :
Des problèmes de bruit peuvent être générés par les pompes à chaleur extérieures. L'insertion acoustique de la machine doit être soignée afin de respecter notamment : l'arrêté du 28 octobre 1997 traitant des caractéristiques acoustiques des bâtiments d'habitation, concernant la lutte contre le bruit de voisinage, et les prescriptions du constructeur.
La machine peut être installée, soit dans un local (semi-ouvert ou fermé) traité pour éviter toute propagation du bruit au logement ou à l'environnement. Dans le cas d'une installation extérieure, une autorisation de travaux doit être obligatoirement être demandée en mairie pour mettre en place un écran acoustique. Le coût d'un écran acoustique peut souvent être supérieur au surcoût que présente une PAC plus silencieuse.

• Effet de serre et environnement :
Pour une pompe à chaleur, l'impact sur l'effet de serre n'est pas neutre. Les émissions liées à la production d'électricité pendant la saison de chauffage sont significatives. Pour le chauffage, 1 KWh électrique = 180 g de CO2 (source ADEM-EDF).

Choix du matériel et d'un installateur

• NF PAC :
Il s'agit d'une certification permettant de vérifier la conformité des pompes à chaleur aux différentes normes en vigueur, françaises, européennes et internationales. Les coefficients de performance (COP) avec un seuil minimum pour différents points de fonctionnement, la puissance thermique, ainsi que le niveau de puissance acoustique sont contrôlés.

• Installateurs QUALIPAC :
Les entreprises répertoriées sous cette appellation, dispose d'un personnel ayant suivi une formation sur l'installation et la maintenance des PAC, et accepte un contrôle aléatoire sur l'une de leurs installations. Ils s'engagent à respecter une charte de respect du consommateur qui n'est pas réellement contraignante.

Les points importants qu'il faut vérifier :

• Il est nécessaire de ne pas dépasser 10 à 20 % de surpuissance par rapport aux besoins de chauffage de l'habitation. Faire appel à un bureau d'étude indépendant pour réaliser une étude précise des déperditions de l'habitat est une étape préalable fortement conseillée.

• Pour un système avec capteurs géothermiques, le dimensionnement doit être réalisé de manière rigoureuse pour une bonne régénérescence du sol et éviter une usure prématurée du compresseur. La qualité du sol influe énormément sur sa capacité de régénération. Si la teneur en glaise est importante, sa régénération sera pratiquement impossible.

• Les tests comparatifs des différentes pompes à chaleur ne se font pas toujours sur les mêmes bases. Il faut donc faire attention aux performances annoncées. La norme permettant de garantir le protocole des tests est la NF EN 14511-2.

Les aides et subventions

• Le prêt Vivrelec
Afin de pouvoir bénéficier d'un prêt Vivrelec pour l'installation d'un système thermodynamique, il est indispensable de s'assurer que les équipements choisis font partie des matériels listés dans la cadre des labels Promotelec. Des guides pour l'installation des pompes à chaleur à capteurs enterrés (sol/sol, sol/eau, eau glycolée/eau) définissent les règles de calcul et de mise en œuvre de chaque partie de l'installation.