La section pompe à chaleur
La section pompe à chaleur est divisée en plusieurs chapitres bien distincts
:
- La définition d'une pompe
à chaleur
- Le principe de fonctionnement
- L'utilité d'une telle
installation
- Les coûts et investissements
- La consommation d'une pompe à chaleur
- Les effets sur l'environnement
- La facilité d'utilisation et d'entretien
- Les primes et subsides à l'installation
- En conclusion
1. Qu'est-ce que la
pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur est un systme "3 en 1" qui
permet de chauffer votre logement, de produire de l'eau chaude sanitaire
ainsi que de refroidir et ce, en combinaison avec des radiateurs à basse
température et/ou des ventilo-convecteurs. Par une température extérieure de
-20°, ce système produit encore assez d'énergie pour porter votre eau à 55°.
2. Le principe de fonctionnement
La
pompe à chaleur est un jeu d'ensemble complexe et efficace entre deux
échangeurs de chaleur, un compresseur et une vanne d'expansion. Un fluide
frigorifique est apporté le long de ces composants pour échanger le chaud et
le froid respectivement avec le milieu intérieur et extérieur.
Un
peu de concret : le fluide frigorifique R-410A est amené le long de l'échangeur de chaleur qui est en contact avec l'air
extérieur. A cet
endroit, la chaleur provenant de l'air extérieur est transférée vers le
fluide frigorifique qui s'évapore en gaz.
La
pression du gaz est ensuite augmentée par le compresseur et envoyée le long
de l'échangeur de chaleur qui est en contact avec l'intérieur. Puis, le gaz
transmet sa chaleur à l'air intérieur dans le cas du principe air-air ou au
module qui réchauffe l'eau dans le cas du principe air-eau.
Par
ce transfert de chaleur, le gaz se liquéfie.
Lorsque vous demandez à l'appareil
de refroidir, c'est le principe inverse qui est appliqué. Une vanne se
charge de faire aller le fluide frigorifique dans l'ordre inverse le long de
ces composants.
Le principe
air-air
Le
principe air-air, aussi appelé le système d'expansion direct, est la
technique de pompe à chaleur la plus simple. La chaleur qui est extraite de l'air environnant est directement passée
à l'air intérieur. Vu que la
chaleur n'est pas transmise à un circuit d'eau ou autre medium
intermédiaire, il n'y a pas de perte de rendement.
L'époque est bien terminée où les systèmes eau-eau avaient un meilleur
rendement que les appareils air-air. Les pompes à chaleur air-air actuelles
ont fait tellement de progrès que la différence de rendement est aujourd'hui
minime. En tant que consommateur, il s'agit de juger si le coût élevé
supplémentaire qu'implique le forage d'un puits à eau ou du placement d'un
réseau à capteur vaut vraiment la peine par rapport à un moindre rendement
du système air-air.
Réglage de la
fréquence
Un
inconvénient du système air-air réside dans la grande variation de la
température extérieure, alors qu'à l'intérieure c'est une température
constante qui est désirée. Un réglage de l'inverter adapte la température de
l'air extérieur à la température intérieure souhaitée. Les différences de
température entre l'offre et la demande détermineront donc le niveau
d'activité de la pompe à chaleur.
Pour
éviter que le compresseur ne maintienne un niveau élevé de nombre de tours,
un réglage de la fréquence a été incorporé. Le nombre de tours s'en trouve
adapté à la performance réelle que le compresseur doit fournir. Cela offre
l'avantage de permettre au fluide frigorifique de circuler plus lentement en
cas de moindre capacité. Par conséquent, le liquide peut reprendre plus de
chaleur (ou de fraîcheur) dans l'échangeur de chaleur et offre alors un
rendement plus élevé.
Grâce au réglage de fréquence, les pompes à chaleur offrent un
même
rendement pour des températures variant entre 7° et 15° Celsius.
Dégivrage
automatique
En
cas de grande humidité de l'air (par exemple en cas de temps brumeux) et de
faible température externe, l'échangeur de chaleur refroidira dans les
unités externes jusqu'au point de congélation. Il se peut alors que
l'humidité dans l'air extérieur gèle sur l'échangeur de chaleur. Par
la formation de glace sur l'échangeur de chaleur, le rendement de la pompe
à chaleur diminue.
Pour
éviter cela, la pompe à chaleur est équipée d'un système de réglage
spécialement prévu. Cela renverse le cycle dans la pompe à chaleur, ce qui
réchauffe directement l'échangeur de chaleur pour faire fondre la glace. Le
réglage de fréquence récupère donc la perte de rendement par ce cycle de
dégivrage.
3. L'utilité
d'une telle installation
La
pompe à chaleur constitue une solution d'ensemble pour les besoins de
chauffage de toute habitation. L'installation pour chauffer l'ensemble de la
maison se fait sans problème. D'autre part, la pompe à chaleur peut aussi
prendre en charge la production d'eau chaude sanitaire.
Lorsque la pompe à chaleur est utilisée pour le chauffage, vous avez le
choix entre le système eau-eau, le chauffage agréable de l'air (principe
air-air) ou le chauffage via les corps de chauffe à une faible température
de l'eau, comme le chauffage du sol, le chauffage des murs ou les
convecteurs (principe air-eau). Les systèmes à air sont les plus simples
à placer.
La
pompe à chaleur reprend la chaleur de l'air extérieur pour le chauffage
intérieur. Avec le principe air-air, le système chauffe l'air jusque 35° à
40° Celsius. Dans le cas du principe air-eau, les températures de l'eau
atteignent 30° Celsius pour les systèmes de chauffage du sol.
Ces
températures suffisent largement pour amener les différents espaces à des
températures agréables. Et ceci sans devoir intégrer de chauffage
supplémentaire.
La
condition de base pour un bon chauffage réside comme avec toutes les autres
techniques, dans le dimensionnement des installations. De plus, mieux
l'habitation est isolée, plus petite sera l'installation requise.
La
pompe à chaleur fournit non seulement suffisamment de chaleur pour chauffer
toute l'habitation, mais la fournit également dès sa mise en marche. Vous
n'aurez pas d'air froid désagréable, comme c'est le cas avec certaines
autres installations.
A la
mi-saison, cela peut représenter un grand avantage. Afin de rendre les
fraiches soirées de la mi-saison plus agréables, vous allumez rapidement
votre pompe à chaleur et en un minimum de temps, vous profitez d'une chaleur
agréable. Avec une installation de chauffage classique, l'eau doit d'abord
chauffer l'entièreté du circuit, avant que de la chaleur ne puisse être
amenée dans la pièce.
L'eau chaude sanitaire
A
côté du chauffage, la pompe à chaleur peut aussi prendre en charge toute la
production d'eau chaude pour le bain, la douche, la vaisselle. Pour cela, la
pompe à chaleur pour le chauffage du sol est équipée d'un module
supplémentaire qui, via un échangeur de chaleur, transfère la chaleur vers
l'eau sanitaire. Cette eau est chauffée à 50° Celsius dans un chauffe-eau.
Les chauffe-eau ont une capacité de 150, 200, 300 et même 500 litres. Cela correspond
à
la majorité des différents besoins.
Pour
une question de sécurité, chaque chauffe-eau est équipé d'un Booster Heater.
Ce Heater chauffe l'eau une fois par semaine à 70° Celsius. Grâce à ce
chauffage élevé, la bactérie légionella n'a aucune chance de se développer.
Ce Booster Heater fonctionne en régime de nuit. Le moment exact de mise en
route peut même être programmé. De cette manière, le Heater ne dérange pas
le réseau électrique pendant que d'autres appareils importants, également en
fonction au tarif de nuit, sont actifs et l'opération de chauffage reste
agréable pour le portefeuille.
Last
but not least, l'installation garantit une fraicheur agréable durant les
chaudes journées d'été. Une simple pression sur le bouton de la commande
suffit pour passer de la pompe à chaleur à l'air conditionné.
4. Les
coûts à l'installation
Pour
le moment, l'achat d'une pompe à chaleur est plus onéreux qu'un chauffage
traditionnel fonctionnant au gaz naturel ou au mazout. Une pompe à chaleur
air-air est plus chère qu'une installation de chauffage au gaz classique.
Mais ce surplus offre l'avantage de pouvoir également refroidir votre maison
quand vous le désirez.
Lorsque vous savez déjà, au début de
vos travaux de construction ou de rénovation, qu'à terme vous voudrez aussi
pouvoir refroidir votre maison, vous faites une affaire au niveau financier
en optant directement pour une pompe à chaleur. L'installation d'un
chauffage traditionnel au gaz naturel ou au mazout, à laquelle il faut
ajouter une installation d'air conditionné sera effectivement plus coûteuse.
Si
on observe uniquement l'aspect financier, sans prendre en compte l'avantage
du refroidissement, cela vaut encore la peine d'envisager la pompe
à chaleur. Au niveau de la consommation, la technique est en effet plus
économique. De plus, les prix du gaz naturel et du mazout ne cesseront
d'augmenter dans le futur.
Exemple chiffré
Laissons parler les chiffres. Prenons une habitation
particulière d'une
surface de 200 m². Le niveau d'isolation de la maison correspond aux normes
légales (niveau d'isolation : K45).
Au
rez-de-chaussée, la maison a été entièrement équipée d'un chauffage dans le
sol. A l'étage, seule la salle de bain possède un chauffage au sol, complété
par un radiateur décoratif. Des radiateurs classiques fournissent la chaleur
nécessaire dans les chambres à coucher. L'ensemble de cette installation
revient à 20.000 euros.
Si
on considère cette même maison et que l'on remplace la chaudière au gaz
murale par une pompe à chaleur et que l'on change les radiateurs classiques
des chambres à coucher contre des appareils adéquats, le surcoût de l'investissement total atteint 6.000 euros en plus.
Cette différence contient toutefois quelques avantages tangibles et d'autres
moins tangibles. Dans cette configuration, vous profitez d'une installation d'air
conditionné pendant les journées chaudes. La pompe à chaleur constitue
une manière plus économique de se chauffer. Si nous extrapolons l'évolution
annuelle du prix du gaz actuel, le surcoût par rapport au chauffage au gaz
sera amorti à moyen terme.
En
choisissant une pompe à chaleur, vous économisez aussi sur les coûts de
construction. Vous n'avez pas besoin de cheminée et la place nécessaire pour
placer la pompe à chaleur est minime. Vous ne devez donc pas prévoir de
grand espace technique.
Plus
important encore est l'aspect sécurité. Avec la pompe à chaleur, il n'est
plus nécessaire d'amener du gaz dans la maison. Il n'y a donc pas de danger
d'explosion ou d'asphyxie en cas de défaillance du chauffage au gaz.
5. Les coûts à
la consommation
La
pompe à chaleur est un consommateur électrique. Il y a toutefois une grande
différence entre la pompe à chaleur et le chauffage électrique. Une pompe
à chaleur n'utilise pas l'énergie pour créer de la chaleur mais pour la
transporter. Cela fournit un autre rendement par rapport à un chauffage électrique.
Un
radiateur électrique ou une chaudière d'accumulation (en tarif de nuit)
transforme 1kW d'électricité en 1kW de chaleur. Une pompe à chaleur a quant
à elle un rendement minimum de facteur 3 par rapport à ces types de
chauffage. Avec 1kW d'électricité, une pompe à chaleur obtient donc 3kW de
chaleur.
En comparaison avec le chauffage au
mazout ou au gaz naturel, une pompe à chaleur consomme nettement moins. Un
petit exemple chiffré rend ceci très clair. Prenons une maison particulière
avec un besoin de chauffage de 13,7 kW. Nous chauffons la maison au mazout,
au gaz naturel et une pompe à chaleur en tarif jour/nuit. En journée, nous
voulons une température intérieure de 20° Celsius, et pendant la nuit 16°
Celsius.
Pour simuler le coût de la
consommation, nous avons calculé la consommation dans le cas où les
températures extérieures nécessiteraient du chauffage. En pratique, un
chauffage ne tournera que pendant 2.000 heures des 6.500 heures par an où le
chauffage est nécessaire. Cette comparaison nous amène à une différence de
pourcentage. Le coût de la consommation totale réelle représente 1/3 des
consommations totales mentionnées ci-dessous. La différence de pourcentage
reste néanmoins la même.
Afin de fournir
la chaleur nécessaire, une chaudière au mazout avec une capacité de 13,7 kW
aura une consommation totale de 38.534,2 kWh sur base annuelle. La
consommation électrique de la pompe à
chaleur qui envoie l'eau dans le
circuit de tuyauterie a aussi été prise en compte.
Partant d'un prix du mazout de 0,551
euro/litre ou de 0,0551 euro/kWh (prix en constante augmentation) et un
rendement de chaudière de 92% (13,7 kW/0,92 = 14,89 kW x 0,0551 /kWh =
0,820439 euro), le coût du chauffage s'élève 2.209,46 euros sur base
annuelle.
Lorsque nous
projetons cette même demande de chauffage sur une chaudière au gaz naturel,
nous arrivons à une consommation totale de 1.524,70 euros sur base annuelle.
Pour calculer cela, nous sommes partis du prix du gaz qui est de 0,03677214
euros/kWh (source : Luminus) et d'un rendement de 94% pour la chaudière.
(13,7 kW / 0,94 = 14,57 kW x 0,03677214 /kWh = 0,5357695 euro)
En considérant la
pompe à chaleur, (en tenant compte du coefficient of performance <COP>
et du facteur de dégivrage) nous avons une consommation totale de 10.153,1
kWh. Fractionné en une consommation de jour de 6.503,4 kWh à 0,159 euro/kWh
et une consommation de nuit de 3.649,7 kWh à 0,102 euro/kWh (source: Luminus),
cela nous donne une consommation totale de 1.407,03 euros sur base annuelle.
Bref, la pompe à chaleur est, sur
base annuelle, 7,7% meilleur marché en consommation qu'une installation au
gaz avec un rendement de 64% et 36,3% plus avantageuse qu'une installation
au mazout ayant un rendement de 92%.
6. Les effets sur
l'environnement
Un des aspects les plus actuels pour
juger du caractère écologique d'un système de chauffage, est l'émission de
CO2. En effet, notre pays a signé le protocole de Kyoto. Cela
signifie que nous devons diminuer de manière durable notre émission de CO2.
Le CO2 est un gaz qui contribue à l'effet de serre et donc
au réchauffement de la plante. La pompe à chaleur obtient d'excellents
scores grâce à une faible émission de CO2. Le système utilise
l'énergie électrique, il n'y a donc pas d'émission de CO2
directe. Au contraire, les installations de chauffage classiques qui
fonctionnent au mazout ou au chauffage émettent du CO2 à
cause
de
la combustion qui en résulte.
Dans certains cas, la production
d'électricité peut libérer du CO2, par exemple lorsque l'on
utilise du charbon ou du lignite. Cependant, il existe déjà une production
considérable sans émission de CO2 via l'énergie nucléaire et des
techniques respectueuses de l'environnement comme les parcs à éoliennes, les
panneaux solaires ou l'énergie hydraulique.
Il y a donc aussi
des émissions de CO2 avec la production d'électricité. En
Belgique, celle-ci s'élève 0,296 kg CO2/kWh.
Une chaudière au gaz ayant un
rendement de 106% met 0,19 kg de CO2 par kW de chauffage. Avec
une pompe à chaleur ayant un rendement de 3, l'émission équivaut à 0,296 / 3
= 0,098 kg CO2/kW. Cela correspond à la moitié d'émission de CO2
par rapport la chaudière au gaz. Une pompe à chaleur qui peut également
refroidir aura toutefois une consommation supplémentaire en été
par rapport
à
une chaudière qui est uniquement destinée à
chauffer.
La saison de
mazout s'élève à 2.000 heures par an et la saison de refroidissement 500
heures par an (basé sur un total d'heures durant lesquelles la température
extérieure est supérieure à 20° Celsius). La pompe à chaleur peut donc être
utilisée 25% du temps en plus. Il y aura donc 25% d'émission de CO2
en plus que lorsque la pompe à chaleur est uniquement utilisée pour le
chauffage. Cela correspond à 0,1225 kg de CO2, ce qui représente
38% en moins par rapport à une installation au gaz seulement utilisée pour
le chauffage. La pompe à chaleur n'est donc pas seulement une solution
positive en ce qui concerne les émissions de CO2 mais elle permet
aussi de refroidir tout en étant respectueuse de l'environnement.
Moyen de
refroidissement
Le
liquide de refroidissement utilisé dans la pompe à chaleur/air conditionné a
un coût environnemental. Cependant, de nombreux progrès ont été enregistrés
ces dernières années dans ce domaine.
Le
R22 a été utilisé jusqu'il y a peu comme fluide frigorifique. En cas de
fuite, les atomes de chlore contenus dans ce liquide détruisaient la couche
d'ozone. Entre-temps, c'est le R-410A qui est utilisé comme fluide
frigorifique. Celui-ci constitue une franche amélioration par rapport au R22
car il ne contient pas de composants nocifs pour la couche d'ozone. De plus,
il possède une plus grande capacité de stockage pour le chauffage ou le
refroidissement. Grâce à cela, moins de liquide est nécessaire, ce qui
correspond, pour un mme rendement, à une moindre consommation en énergie.
En résumé, la
pompe à chaleur est une solution adéquate pour lutter contre la pollution de
l'environnement en CO2.
7. La
facilité
d'utilisation et d'entretien
Au
niveau de la facilité d'utilisation, la pompe chaleur est impressionnante.
Le système est dirigé par une commande infrarouge facile à utiliser. La
disposition des boutons correspondant aux différentes fonctions est très
claire, ce qui rend l'utilisation de la commande un vrai jeu d'enfants.
La pompe à chaleur et l'air conditionné s'intègrent très facilement dans un
système de domotique, ce qui
améliore davantage le confort d'utilisation.
Une
fois par an, la pompe à chaleur et l'air conditionné doivent subir un grand
entretien. On effectue les contrôles nécessaires
sur les installations et purifie les parties qui sont sensibles
à l'encrassement.
Deux
fois par an, l'utilisateur doit également nettoyer les filtres. De cette
manière, vous profitez d'une qualité d'air optimale toute l'année dans votre
habitation.
Bruit
Les
unités extérieures font très peu de bruit, ce qui évite toute nuisance
sonore.
Placement
L'unité externe requiert un minimum de place. L'unité peut
être installée
sur le sol, contre le mur ou sur un toit plat. En cas de placement sur le
sol, l'installation peut être cachée derrière des plantations qui laissent
passer suffisamment d'air, comme par exemple le taxus ou une haie de hêtre.
De
même, les unités internes demandent un minimum de place. Leur ancrage peut
se faire contre le mur ou au plafond.
8. Les
primes et
subsides à l'installation
Les personnes optant pour une pompe à chaleur peuvent
bénéficier d'un certain nombre de mesures de soutien financières. Au niveau
fédéral, les particuliers bénéficient d'une réduction d'impôts.
En Flandre, les
gestionnaires de réseaux de distribution électrique (anciennes
intercommunales d'électricité) octroient une prime pour certaines mesures
d'économie d'énergie.
Certaines
communes octroient également une prime locale pour pompes à chaleur, les
chauffe-eau pompe à chaleur et/ou l'énergie renouvelable en général.
En Wallonie, les
autorités octroient des primes pour l'installation de pompes à chaleur et de
chauffe-eau pompe à chaleur à partir du Fonds énergie 2005-2007.
9.
En conclusion
Un
système de pompe à chaleur/ climatisation réversible,
dispose de performances énergétiques et de
multiples avantages :
-
vous économisez de l'énergie (de 66 à 80 %),
-
vous réduisez les émissions de CO2,
-
vous profitez d'une chaleur ambiante agréable,
-
vous pouvez, si vous le souhaitez, produire de l'eau
chaude,
-
vous pouvez, si vous le souhaitez, rafraîchir des
pièces,
-
vous pouvez aussi chauffer votre eau sanitaire
à l'énergie solaire,
-
vous bénéficiez de primes et subsides à
l'installation.
