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Article 08-10-02 : Pompe à chaleur n'est pas bonheur
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02 octobre 2008 : Pompe à chaleur (PAC) n'est pas bonheur.
Rappel du principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur (PAC) :
La PAC est une chaudière électrique qui va prélever des calories à l'extérieur pour les restituer à l'intérieur d'un volume à chauffer.
A l'état naturel, un transfert de calories se fait plutôt d'un milieu chaud vers un milieu froid. Pour transférer des calories d'un milieu froid vers un milieu chaud, la PAC va donc utiliser un système qui va l'aider à aller contre nature appelé "circuit thermodynamique" (système déjà connu de nos réfrigérateurs). Ce circuit est constitué d'un organe qui consomme de l'énergie, le compresseur, de deux échangeurs de calories (un condenseur du côté milieu à chauffer, un évaporateur du côté où l'on puise les calories) et d'un détendeur. A cela s'ajoute un fluide frigorigène à l'état liquide ou gazeux selon les organes qu'il traverse.
Le cycle thermodynamique :
Le compresseur comprime à haute pression (HP) le fluide qui est sous forme gazeuse, sa température monte davantage.
Le fluide cède des calories au milieu à chauffer en passant dans le condenseur. il passe de ce fait à l'état liquide.
A la sortie du détendeur, la pression du fluide chute à basse pression (BP) et se refroidit encore davantage.
Le fluide passe ensuite dans l'évaporateur, pour récupérer les calories contenues dans le milieu extérieur. Le fluide se réchauffe et s'évapore donc : il devient gazeux.
retour à l'étape 1
Etant donné que l'on prélève dans la nature des calories que l'on ne doit à personne, le seul coût énergétique est celui de l'alimentation en électricité du compresseur. Le COP (coefficient de performance) est une caractéristique qui permet de mesurer l'efficacité des PAC, il est d'environ 3 (en fonction du matériel considéré). Ce rapport est celui de l'énergie effectivement reçue (à l'intérieur du volume à chauffer) par rapport à l'énergie absorbée (par le compresseur)... mais dans quelles conditions ?
En effet, plus les températures de référence sont douces, plus le COP d'une PAC est élevé.
Il a donc été fixé qu'un COP devait se calculer lorsqu'il fait 7°C à l'extérieur et que l'on veut obtenir de l'eau chaude à 35°C à l'intérieur. Dans ces conditions, une PAC qui fournit 3 kWh alorsque son compresseur a consommé 1 kWh, a un COP de 3.
A la loupe : Le COP ...
Ce COP ne représente cependant pas la réalité. Il faut tenir compte aussi de la consommation d'énergie électrique des ventilateurs (pour les ventilo-convecteurs) ou de la pompe de circulation du liquide caloporteur (pour les éventuels capteurs enterrés). Il faut aussi tenir compte de la manière dont le compresseur fonctionnera (plus bas).
A la loupe : Lorsqu'il gèle ...
Lorsque la température tombe en dessous de zéro, la condensation qui se forme sur la prise d'air gèle. Pour continuer de fonctionner, les PAC envoient de l'air chaud sur cette buse extérieure (on chauffe alors la rue volontairement !). Cette opération est faite régulièrement tant que les températures extérieures sont en dessous de zéro.
A la loupe : Le fluide frigorigène ...
Le R22 contenant du chlore, dont les effets destructeurs sur la couche d'ozone ne sont guère appréciables, est un gaz à effet de serre puissant. C'est un hydrochlorofluorocarbure (HCFC). Il est donc progressivement remplacé par des fluides tels que les HFC (R407C, R410A et R417A), inoffensifs vis à vis de la couche d'ozone et présentant un effet de serre plus faible (plus faible ne veut pas dire faible). Ces HFC ont un effet de serre jusqu'à 11 700 fois plus fort que le CO2 lui-même - source sitepa.org.
A la loupe : La production d'eau chaude sanitaire ...
Certains modèles permettent de chauffer l'eau d'un ballon, pendant la période de chauffe, en récupérant une partie de la chaleur du fluide frigorigène à l'aide d'un échangeur de chaleur supplémentaire. Ce ballon d'eau chaude sanitaire est quand même équipé d'une résistance électrique (donc avec un COP de 1 dans le meilleur des cas) pour porter l'eau à une température supérieure à 60 °C (pour supprimer tout risque de légionellose une fois par jour) mais aussi pour assurer la production d'eau chaude hors période de chauffe (Il existe même des ballons thermodynamiques autonomes).
A la loupe : Le rafraîchissement / climatisation ...
Certaines PAC peuvent fonctionner à l'envers pour produire du froid en été. On parle alors de pompe à chaleur réversible. Elle est dans ce cas équipée d'un dispositif permettant d'inverser le cycle du fluide frigorigène. Le condenseur devient l'évaporateur, l'évaporateur devient le condenseur : La PAC puise alors des calories à l'intérieur de la maison afin de les rejeter à l'extérieur. Il faut veiller a ne pas créer de condensation dans la maison
A la loupe : La température en sortie de PAC ...
Il faut compter sur une eau à 50°C maxi. Pour augmenter la température de l’eau, il faut avoir recours à un artifice qui sur exploite le compresseur et fait faire un bon à la consommation d'énergie. Le COP s'en trouve diminué d'environ moitié et le compresseur utilisé de la sorte verra sa durée de vie bien raccourcie... Un argument de vente, mais pas un argument d'achat.
A la loupe : La longévité de la PAC ...
Les plupart des marques de PAC ont des compresseurs qui fonctionnent en tout ou rien. Ainsi, lorsque la température souhaitée est atteinte, le compresseur se coupe. Cela se produit d'autant plus fréquemment que la température extérieure est positive. On parle alors de courts cycles de fonctionnement ... ce qui augmente la consommation en électricité et réduit l'espérance de vie de la PAC... Il existe une alternative, peu répandue, vous a-t-elle été exposée ?
Et ...
- Une PAC ne doit pas servir en relève de chaudière (et puis quoi encore).
- Une PAC ne doit pas être privée de la présence d'un ballon tampon.
- Une PAC ne doit pas être sous dimensionnée.
- Une PAC n'est pas un produit miracle ou divin ... attendez d'avoir un peu plus de recul pour juger.
- Une PAC ne s'achète pas à quelqu'un qui vendait encore des aspirateurs la semaine précédente.
- L'installation d'une PAC requière un thermicien, un électricien, un plombier/chauffagiste, un frigoriste, ...
CONCLUSION :
Il semblerait que l'argument "Ecolo" soit trop facilement brandi ces derniers temps ... En y regardant de plus près, bien des choses ne sont pas du tout écologiques dans une pompe à chaleur. Bien évidemment, cet article concerne la géothermie de surface et non la géothermie profonde.
Une pompe à chaleur est un produit complexe, pointu, coûteux. Lorsque l'on veut faire des économies d'énergie, l'envie d'être équipé d'un tel matériel est parfois grande (surtout lorsque l'on a un habitat énergivore). Mais ...
... mais dans une étude correctement menée, le moyen de chauffage est pratiquement l'un des derniers points à aborder, et la PAC, l'un des derniers moyens de chauffage à envisager. Si votre volonté est de vous faire installer tout de même une PAC, le faire à ce stade du projet (après une étude correctement menée) permet un dimensionnement réduit ... ce qui a une conséquence directe et importante sur son coût !
