Pompe à chaleur PAC

Aérothermie et Géothermie

Pompes à chaleur : comment ça marche ?
Pourquoi choisir une pompe à chaleur ?
Quelle pompe à chaleur choisir ?

Les pompes à chaleur ont un fonctionnement basé sur la récupération des calories produites par la nature (air, eau, sol) qui sont transférées dans la maison. Voilà pour le principe. Techniquement, c’est plus compliqué.

Les pompes à chaleur (PAC) font appel à la thermodynamique. Sommairement, la circulation de chaleur entre deux milieux ayant des températures différentes à l’aide d’un apport d’énergie extérieur. Cet apport, c’est la pompe à chaleur (PAC). Elle prélève les calories de l’air, de l’eau ou du sol et les transmet à un émetteur de chaleur (planchers chauffants, radiateurs basse température, radiateurs classiques, ventilo-convecteurs). Ces transferts de calories n’exigent qu’un minimum d’électricité seuls le(s) ventilateur(s) du système et le compresseur consomment de l’énergie.
Comme les calories prélevées dans l’air sont gratuites et qu’une grande partie de l’électricité fournie au compresseur est transformée en chaleur, la PAC consomme moins d’énergie qu’elle n’en fournit. Par exemple, pour 1 kwh d’électricité consommé, elle restitue 3 kwh à 4kwh de chauffage (ou de froid).

Quelle performance attendre ?

Cette performance s’exprime pour le chauffage par le Coefficient opérationnel de performance (COP mesuré pour une temperure de l'air de 7°) et pour le refroidissement par l’Efficacité énergétique frigorifique (EER).
• L’une et l’autre de ces valeurs dépendent de la puissance calorifique (et frigorifique) de la PAC, de la consommation d’électricité (puissance absorbée) et du milieu où sont prélevées les calories . Elles sont mesurées en fonction de la température extérieure et de la température de l’eau restituée aux émetteurs de chaleur. COP et puissances varient en fonction des températures annoncées. Par exemple, pour une température extérieure à ÷7 °C et une eau restituée à ÷35 °C, le cap sera supérieur à 3. Pour -7°C / ÷35 °C, il sera inférieur à 2,5. Les PAC qui annoncent - 5 °C / ÷35 °C, voir -20°c / +35 °C, ont un cop proche de 3 et fournissent donc le double d’énergie qu’elles n’en consomment.
• Attention si de nombreux fabricants adhèrent à la certification Eurovent, qui indique les puissances et les performances selon les normes européennes, d’autres mentionnent dans leur catalogue des performances et des valeurs qui sont mesurées différemment et ne sont pas comparables. ces indications se trouvent également sur les étiquettes «énergie », obligatoires.

Optez pour l ’ « Inverter: » jusqu’à 70% d’économies

De nombreuses PAC ont adopté la technologie « Inverter ». c’est un circuit électronique qui règle la vitesse du compresseur en fonction des besoins de chaleur (ou de rafraîchissement), Il fournit précisément la puissance nécessaire pour atteindre rapidement la température fixée. Puis il la régule pour maintenir une température constante. ce qui supprime les cycles courts et répétitifs de « marche-arrêt » et permet d’économiser jusqu’à 30% d’énergie électrique par rapport à une PAC sans Inverter
Autre effet le confort acoustique est nettement amélioré puisque le système fait baisser la vitesse de rotation des ventilateurs. À ce sujet, une PAC aérothermique dont l’unité extérieure atteint un niveau sonore de 50 dB(A) est considérée comme silencieuse le jour. Mais, la nuit, ce bruit peut être gênant pour vous et vos voisins. L’unité extérieure sera donc placée en conséquence.

Quels émetteurs de chaleur choisir ?

La plupart des PAC fournissent de l’eau chaude à « basse température normale comme les chaudières classiques », soit 40 à 55°c, ce qui implique des émetteurs de chaleur adéquats. Dans cette catégorie, les planchers chauffants sont recommandés, cependant, leur mise en œuvre spécifique est mieux adaptée au neuf et à la rénovation lourde qu’à une construction existante. Dans ce cas, les radiateurs basse température peuvent également être utilisés ils sont conçus et dimensionnés pour fonctionner avec un circuit d’eau chaude à 45/65°c.
Sur une installation classique, une PAC prévue pour remplacer la chaudière (ou venir en relève) devra fournir une température d’eau adaptée aux émetteurs existants. Il existe des PAC« moyenne température » (55 °c) lorsque les radiateurs ne sont pas trop anciens (moins de 20 ans et en acier de préférence). Pour les installations antérieures, il existe des PAC « haute température » qui délivrent une température de chauffage jusqu’à 55 °c, voire 65 °C pour les plus performantes.

Et l’eau chaude sanitaire ? (ECS)

Comme les chaudières, les PAC peuvent fournir de l’eau chaude sanitaire sous différentes formules. Le système est alors équipé d’un échangeur de chaleur surdimensionné qui fournit de l’eau chaude sanitaire à volonté. Une sonde permet au régulateur d’obtenir la température de stockage souhaitée (55 à 65°c) et un appoint électrique est prévu lorsque la PAC ne fonctionne pas. Selon sa dimension, le ballon d’eau chaude est intégré (100 l à 200 l environ) ou séparé (200, 500 ou 1000 litres).
• Dans la catégorie des installations indépendantes, le ballon d’hydro accumulation ou « tampon » est une solution conseillée avec une PAC. Dans un réservoir de 50 litres (parfois plus), l’eau réchauffée par l’échangeur alimente les émetteurs de chaleur tout en chauffant un ballon immergé qui produit l’eau chaude sanitaire.
• Il existe également des chauffe-eau thermodynamiques qui ne produisent que l’eau chaude sanitaire, Il s’agit d’un ballon équipé d’une PAC qui fonctionne soit avec des capteurs enterrés (prévoir 25m2 environ, chez TTT-est), soit avec les calories récupérées dans l’air ambiant du sous-sol ou de la buanderie

La pompe à chaleur (PAC) a connu un succès éphémère au début des années 1980.
A l’époque, le pétrole flambait déjà. Face aux chaudières traditionnelles, des matériels bruyants, moyennement fiables et peu performants ont été proposés. Ils ont rapidement déçu leurs utilisateurs. La pompe à chaleur réapparaît au milieu des années 1990 sous le nom de groupe thermodynamique. Aujourd’hui les PAC sont entrées dans l’âge adulte. Fiables, performantes, elles offrent des solutions de chauffage capables de satisfaire tous les besoins.

Les PAC se distinguent par la source de prélèvement de chaleur (air extérieur, eau ou sol) et le milieu qui restitue la chaleur de l’air, de l’eau ou un fluide circulant dans le circuit de chauffage. On distingue ainsi les modèles air/air, air/eau, eau/eau, sol/sol ou sol/eau (le premier mot désigne le type de captage, le deuxième le type d’émission. Les deux premiers modèles sont plus connus sous l’appellation de pompes à chaleur aérothermiques alors que les trois derniers sont nommés géothermiques.

Les PAC air/air ou Climatiseur ( sans crédit d'impôt)

Simples et rapides à mettre en œuvre, installées généralement à l’extérieur de l’habitation, les PAC air/air prélèvent les calories de l’air extérieur. Elles les transmettent à l’intérieur de la maison en y réchauffant directement l’air ou en les injectant dans le circuit d’eau d’un chauffage central. Fabriquées et distribuées principalement par les industriels spécialisés dans la climatisation (Technibel, Argo Deville...), ces pompes sont en fait des climatiseurs réversibles » orientés en priorité vers le chaud. Elles ont les rendements les plus faibles parmi les PAC, mais les unités intérieures présentent des équipements de confort que l’on trouve sur les climatiseurs
Avec console réversible, cette pompe à chaleur air/air (de 2,5 à 4,80 kWJ garantit, à température intérieure constante, la même consommation d’énergie pour une température extérieure entre +7 et —16°C.
• Une PAC air/air peut également se présenter sous la configuration très intéressante d’un système centralisé à air. Composé d’une unité extérieure et d’une centrale intérieure, il distribue dans les pièces l’air neuf réchauffé (ou rafraîchi) par un réseau de gaines placées dans les combles ou en faux plafond.
• Une performance est accrue si le système est couplé à une VMC double flux. La pompe récupère une partie de La chaleur de l’air extrait des pièces de service (cuisine, salle de bains) pour préchauffer l’air neuf soufflé dans les pièces à vivre. Les systèmes centralisés renouvellent 2,5 à 3 fois par heure le volume d’air d’une pièce, ce qui élimine rapidement odeurs et fumées et crée une sensation agréable.

Les PAC air/eau(avec crédit d'impôt de 25% en 2012)

Comme précédemment, le système air/eau se compose d’une unité extérieure qui absorbe les calories de l’air. Via un module intérieur, elle les transmet à un circuit de chauffage (planchers chauffants, radiateurs basse température, ventilo-convecteurs). L’été, le phénomène inverse se produit si l’option « plancher rafraîchissant » a été choisie. C’est actuellement le système le plus vendu en France car il peut venir en relève d’une chaudière existante beaucoup de modèles haute température sont des PAC air/eau. Occupant peu de place, l’unité extérieure peut être adossée à un mur. Certaines versions s’installent même à intérieur de la maison. Elles sont alors reliées à l’air extérieur par deux gaines l’une le prélève, l’autre le rejette (refroidi ou réchauffé selon la saison). Car le système est (réversible, en version standard ou en option. Si vous choisissez cette solution, sachez que le rafraîchissement d’un plancher chauffant est limité. L’eau circulant dans le plancher ne descend pas en dessous de 17 °C à cause de la condensation. Dans les régions chaudes, des ventilo-convecteurs permettent de mieux exploiter la puissance frigorifique de la PAC. Pour faire face aux grands froids, les pompes sont souvent équipées d’une résistance électrique, bien qu’une PAC aérothermique (air/air ou air/eau) extrait suffisamment de calories pour fonctionner pendant une courte période de gel. Le COP est alors proche de 3.9 .Plus performants, les nouveaux modèles n’ont plus besoin d’appoint électrique même en cas de température extérieures négative.

Les PAC géothermiques à captage horizontal (crédit d'impot 40% en 2012)

La géothermie fait appel à un moyen de captage extérieur. Les calories du sol sont puisées via un fluide caloporteur qui les conduit jusqu’à la PAC. Le réseau de captage est enterré à faible profondeur (60 à 1 20 cm). Les boucles du tuyau sont espacées de 50cm au moins pour éviter un prélèvement trop important (dans certaines installations, on a connu des risques de gel du sol). D’où l’importance d’une étude géologique du terrain. La zone de captage doit correspondre à 1,5 ou 2 fois la surface habitable à chauffer. Trois techniques sont actuellement développées (voir schéma C). M La technologie « eau glycolée/eau assure le transfert de chaleur grâce au fluide du réseau de capteurs (eau + antigel) qui transmet ses calories à l’eau du circuit de chauffage. Outre le compresseur et le détendeur, la PAC comporte deux échangeurs où s’effectuent l’évaporation et la condensation du fluide. L’énergie ainsi libérée chauffe l’eau qui circule dans le circuit.

Aérothermie air/eau (+ solaire facultatif).
L’unité extérieure (air) via la pompe à chaleur alimente les planchers chauffants ou les radiateurs (eau). En appoint, le chauffe-eau solaire avec ballon fournit de l’eau chaude (sanitaire).

Pompes à chaleur (crédit d'impôt 25% en 2012)

Les radiateurs. Ayant fait leurs preuves, ce type d’installation est la moins chère en géothermie mais presque aussi performante ».
• La technique à détente directe, dite « sol-sol », fait intervenir des réseaux de capteurs et de planchers chauffants en tubes cuivre dans lesquels circule un fluide frigorigène. À grande échelle, elle reprend le principe de fonctionnement d’une PAC, le captage enterré se comporte en évaporateur et les émetteurs intérieurs en condenseur. Un compresseur et un détendeur intégrés dans une armoire électrique assurent les transformations du fluide frigorigène. Nécessitant un captage moins important (15 fois la surface de chauffage), c’est le système le plus performant en géothermie. En contrepartie, l’installation est plus délicate (étanchéité des réseaux) et n’offre pas d’option rafraîchissement (sauf si on installe des ventilo-convecteurs à ta place du plancher chauffant).
• La technique « sol-eau » combine l’utilisation d’un fluide dans les capteurs en cuivre enterrés et d’eau pour le chauffage. Mais l'entretient est assez cher.

Outre le compresseur et le détendeur, la PAC comporte un condenseur qui libère l’énergie captée par l’évaporateur (réseau de captage extérieur) pour chauffer l’eau du plancher chauffant ou des radiateurs. Cette version mixte allie les avantages et les inconvénients des deux précédentes.

Géothermie avec captage sur nappe phréatique. (crédit d'impôt 50%)

Sous la maison ou sous le vide sanitaire (avant la construction). Constituées de tubes polyéthylène en U, les sondes géothermiques sont introduites dans les puits. Ceux-ci sont rebouchés avec du gravier et avec de la bentonite, un mélange de ciment et d’argile qui améliore la conductibilité tubes-terrain et protège les sondes contre les pierres et les racines des arbres. En circuit fermé dans les tubes, un mélange d’eau glycolée puise les calories dans le sous-sol naturel. Elles sont transmises à l’eau du circuit de chauffage par l’intermédiaire de la PAC. On obtient ainsi un excellent rendement à partir d’une profondeur de 25 m en Alsace, le sol garde en toute saison une température relativement constante de 10 à 12 °C. La PAC peut fonctionner avec un COP de 4 voir 5, et plus si le sous-sol contient de l’eau. Le coût des forages varie selon la profondeur (en général 600€ par metre), la nature des terrains et la nécessité de tuber si la terre est trop friable. Pour limiter le coût, on en profite généralement pour réaliser en même temps un puits qui alimentera gratuitement la maison en eau.

Un cas à part, le captage sur nappe

Le captage sur nappe est un système « eau / eau » qui utilise l’eau des nappes phréatiques comme source de prélèvement. Même lors des hivers rigoureux, la température du captage se situe entre +8 °C et +12 °C(à 60 m de profondeur), température largement suffisante pour alimenter une PAC capable de chauffer et rafraîchir une maison. Cette solution implique de creuser deux puits. Dans le premier, dit puits d’aspiration, la PAC absorbe les calories de l’eau. Dans le second, dit puits de restitution, elle rejette l’eau (refroidie) dans son milieu naturel sans altérer sa qualité. Le système est très performant son COP atteint un niveau de 5 en moyenne annuelle. Pour installer une PAC de ce type, il faut évidemment que l’eau soit disponible en quantité et en qualité. Dans tous les cas, une autorisation administrative est nécessaire le puisage en milieu naturel est réglementé au niveau national et local, qu’il soit superficiel ou souterrain, (En Alsace les nappes sont salées et demandent des installations en acier inoxydable).

Formulaire de contact
retour à la page chauffage
retour à l'accueil