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Pompe à Chaleur

Les pompes à chaleur puisent dans le milieu naturel (chaleur du soleil emmagasinée dans le sol, nappes phréatiques, air) environ les trois quarts de la chaleur nécèssaire au chauffage.

Principe: les pompes à chaleur à compression sont la solution la plus moderne et les plus répandues.Leur fonctionnement est similaire à celui d'un réfrigérateur, mais avec l'objectif de chauffer et non de refroidir. Elles utilisent un fluide frigorigène dont les changements d'état vapeur ou liquide (au moyen d'un compresseur, condenseur et évaporateur) permet de récupérer les calories contenues dans l'air ou le sol. Une pompe à chaleur peut en inversant le cycle fournir du froid, elle est dans ce cas dite réversible.

Principe Pompe à chaleur

COP = coefficient de performance d'une pompe à chaleur. Il traduit le rapport entre la quantité de chaleur produite et l'énergie consommée par le compresseur de la pompe à chaleur. Il devra être au minimum de 3,4 ( 3,4kw produit pour 1 Kw consommé).

Géothermie : ces systèmes qui puisent les calories dans le sol ont une efficacité élevée et permettent même durant les grands froids une marche automome sans générateur de chaleur supplémentaire. Une économie d'environ 75% par rapport à un chauffage électrique classique est réalisé.
Le captage horizontal est le plus courant et le plus économique, il faut environ 20m2 de capteur par Kw de chauffage (ou 1,5 à 2 fois la surface à chauffer).
Le captage vertical (forage) plus onéreux est utilisé pour les terrain de petite surface.Un rafraîchissement du bâtiment est possible avec plancher chauffant-réfrigérant et une pac réversible.

pompe à chaleur air eau

Aérothermie : Un échangeur équipé d'un ventilateur capte les calories de l'air extérieur. La pompe à chaleur air eau aura un COP variable en fonction d'une part de la température extérieure et d'autre part du niveau de température d'eau demandée dans le batiment à chauffer. Plus l'écart entre ces deux niveaux est faible, plus le COP de la pompe est élevé. Une installation d'aérothermie conduira à une installation plus pratique et moins chère que la technique de géothermie avec pompe à chaleut eau/eau.Nécèssite une bonne isolation acoustique de l'unité extérieure.

Pourquoi cet engouement pour la pompe à chaleur ?
Nous sommes rentrés dans une ère de maîtrise de l’énergie.
Chacun sent bien qu’il ne peut continuer à payer des factures de fioul et de gaz qui ne cessent d’augmenter à cause de la rareté de ces énergies fossiles.
Avec des pompes à chaleur ayant un rendement d’environ 300% et une énergie électrique en France dont le coût du kWh est parmi le moins cher au monde,  le calcul est vite fait, la pompe à chaleur est un système de chauffage d’avenir, aussi bien pour le chauffage que la production d’ECS ou le rafraîchissement en été.

pompe à chaleur air eau, Viessmann Vitocal 350

Peut-on remplacer une chaudière gaz ou fioul par une Pompe à chaleur ?
Seule une étude thermique sérieuse peut valider ou non l'interêt d'une pompe à chaleur dans une situation donnée, en particulier en vérifiant que les déperditions thermiques de la maison ne sont pas trop élevées.
En rénovation, elle se pose en relevé de la chaudière. Comme elle puise ses calories dans l'air extérieur, la chaudière prend le relais lorsque la température extérieure devient trop basse.
Les conditions d'intégration d'une pompe à chaleur dans une installation existante impliquent aussi de connaître la température de départ d'eau de chauffage pour s'assurer que les radiateurs peuvent dispenser toute l'énergie que peut produire la pompe à chaleur.
Cette condition est souvent remplie car les installations anciennes sont souvent équipées avec des radiateurs "surdimensionnés. Dans le cas contraire il sera bon de prévoir des  radiateurs basse température.
Toutefois, il existe un autre point à vérifier : l'écart de température entre l'entrée et la sortie d'eau de chauffage de la pompe à chaleur. Cette dernière est en effet conçue pour fonctionner avec un écart de 5 à 7°C, alors que l'installation existante travaille avec un écart de l'ordre de 15 à 20°C. Il est donc indispensable d'installer un ballon tampon pour séparer les circuits d'eau.
 L'installation d'une pompe à chaleur peut entraîner une modification de la puissance électrique souscrite ou un changement de branchement  qui, de monophasé, devrait devenir triphasé

Certains constructeurs présentent désormais des pompes à chaleur haute température qui produisent de l’eau chaude à 65°C même par des températures extérieures très basses (-12°C).

Comment dimensionner une pompe à chaleur ?
Il faut se placer dans les conditions hiver extrêmes, soit par exemple –7°C en Essonne, et bien vérifier que la puissance calculée dite "calcul de déperditions" est bien couverte par la puissance de la pompe à chaleur à –7°C.
Une pompe à chaleur air eau ne fonctionne quasiment jamais en mono générateur car quand les températures extérieures sont très basses, la puissance et le COP de la pompe à chaleur diminuent de façon significative alors que les besoins calorifiques augmentent. Si  elle devait fonctionner seule, la pompe à chaleur devrait être de forte puissance et donc en inter saison elle serait très largement surdimensionnée.
Les études techniques et économiques montrent que la pompe à chaleur bivalente financièrement optimale doit être dimensionnée à 70 - 80 % des besoins d'énergie nécessaires dans le bâtiment. La pompe à chaleur fournit la totalité de la puissance jusqu'au point de bivalence. En dessous de ce point, la pompe à chaleur et l'appoint en parallèle (chaudière classique ou appoint électrique) fournissent la puissance de chauffe nécessaire. Ce point d'équilibre se situe au croisement de la courbe de charge du bâtiment et de la courbe de chauffe de la pompe à chaleur.

pompe à chaleur alimentéee par panneaux solaire

Astuce : faire fonctionner sa pompe à chaleur gratuitement. Produire l'énergie électrique nécessaire avec une installation photovoltaïque montée sur le toit et la revendre à EDF. Le bilan électrique peut être égal à zéro à la fin de l'année, selon la taille de l'installation photovoltaïque.

Quelle est la durée de vie d'une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur bien dimensionnée, bien installée et entretenue a une durée de vie au moins équivalente à une chaudière, c'est-à-dire entre 15 et 20 ans.