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Le chauffage électrique amélioré Normalement, les pompes à chaleur ne trouveraient pas leur place sur outilssolaires.com Pourtant, l'achat d'une PAC (pompe à chaleur) ouvre droit aux 50% de crédit d'impôts sur le prix des fournitures, comme pour l'achat d'un chauffe-eau solaire ou d'un système photovoltaïque. Ainsi, les distributeurs et les installateurs d'équipement de chauffage ont intégré les PAC dans leur gamme "énergies renouvelables" avec les épithètes "géothermie", "aquathermie" ou "aérothermie" et la croissance du marché est fulgurante. Mais il faut rappeler qu'une pompe à chaleur n'est qu'un système de chauffage électrique amélioré, et il vaut mieux réfléchir avant de faire installer un tel système**. Le principe Une pompe à chaleur prélève un peu de chaleur de l'ambiance extérieure, augmente la température et restitue la chaleur à l'intérieur pour en assurer le chauffage. C'est une machine thermodynamique constituée d'un circuit fermé dans lequel circule un fluide frigorigène à l'état liquide ou gazeux suivant l'étape de son action. Le fonctionnement suit un cycle lié aux 4 organes de la machine : 1. L'évaporateur qui prélève la chaleur dans le sol, l'air ou l'eau, afin de chauffer et de vaporiser le fluide frigorigène. 2. Le compresseur qui aspire le fluide frigorigène réchauffé et exerce une pression pour augmenter sa température. 3. Le condensateur qui cède la chaleur du fluide au circuit de chauffage. Le fluide frigorigène revient à l'état liquide en condensant. 4. Le détenteur qui abaisse la pression du fluide et amorce la vaporisation afin de recommencer le cycle de fonctionnement.
Utilisation La pompe à chaleur réversible est équipée d'un dispositif permettant d'inverser le cycle du fluide frigorigène. Le condensateur devient l'évaporateur de la pompe, l'évaporateur devient condensateur : la machine thermodynamique puise alors des calories à l'intérieur du bâtiment pour les rejeter à l'extérieur. Le fonctionnement des machines thermodynamiques (réfrigérateurs, pompes à chaleur) est fondé sur la capacité des fluides frigorigènes à se vaporiser et se condenser à température ambiante. Les fluides frigorigènes destructeurs de la couche d'ozone sont maintenant proscrits pour être remplacés par des fluides de substitution moins nocifs. Performances Le cycle de fonctionnement est entraîné par un moteur électrique. Cependant le rendement est très élevé puisque 3 à 4 kWh de chaleur sont produit pour 1 kWh consommé par la machine. En tenant compte de la consommation d'énergie électrique nécessaire au fonctionnement d'auxiliaires (ventilateurs pour les ventilo-convecteurs, pompe de circulation pour le plancher chauffant ou les radiateurs, et éventuellement pour faire circuler l'eau dans les capteurs enterrés) une pompe à chaleur bien dimensionnée peut permettre d'économiser jusqu'à 60 % de la facture de chauffage, si on compare l'installation à celle d'un chauffage électrique conventionnel. La performance énergétique d'une pompe à chaleur est caractérisée par le rapport entre la quantité de chaleur produite et l'énergie électrique consommée par le compresseur. Ce rapport est le "coefficient de performance" ou COP de la pompe à chaleur. Afin de bénéficier des aides publiques la valeur du COP doit être de 3 au minimum. Bien que le COP soit de 3 ou plus, l'énergie finale utilisée pour le chauffage est approximativement équivalente à l'énergie primaire utilisée pour produire l'électricité consommée. Ce bilan énergétique est remarquable pour un système de chauffage électrique, mais le bilan global n'est pas meilleur que celui d'une chaudière conventionnelle à gaz ou au fioul. De plus, l'investissement est nettement supérieur. Alors, quels sont les avantages ? D'abord, le chauffage électrique offre un grand confort d'utilisation, pas de fumées ou de cuve à remplir. Ensuite, la réversibilité du fonctionnement offre la possibilité de climatisation en été. La possibilité de climatisation est présentée comme un avantage gratuit, mais en pratique, les économies d'énergie escomptées pour le chauffage sont perdues en climatisation. Ainsi, l'installation d'une pompe à chaleur risque d'augmenter la consommation d'énergie primaire. En conséquence, il est difficile à comprendre pourquoi les pouvoirs publics subventionnent un tel système de chauffage si ce n'est pour rentabiliser le parc des centrales nucléaires, en augmentant la consommation pendant l'été. Il est intéressant de noter que le règlement thermique RT2005 qui est en vigueur actuellement pour toute construction neuve, limite la consommation énergétique des logements pendant l'année. Cette obligation de résultat énergétique risque de proscrire l'utilisation des pompes à chaleur réversibles, parce qu'elles ont un effet négatif sur le bilan global. Les différents types de PAC Les PAC à capteurs enterré "Géothermie" Il sera plus adapté de parler de pompe à chaleur sur capteurs enterrés, car la géothermie au sens strict concerne l'exploitation de la chaleur terrestre à plusieurs centaines de mètres de profondeur, comme cela se pratique en Aquitaine ou en région parisienne. L'énergie des "PAC géothermiques" provient essentiellement de la chaleur du rayonnement solaire et des eaux de pluie emmagasinés dans le sol. Les capteurs enterrés peuvent être placés en configuration horizontale ou verticale. Des tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène sont utilisés comme capteurs horizontaux. Ils sont installés en boucles enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m). L'eau additionnée d'antigel ou le fluide frigorigène de la pompe à chaleur (selon la technologie employée) circule en circuit fermé à travers les tubes enterrés. On estime que la surface de capteurs nécessaire est de 1,5 à 2 fois la surface habitable à chauffer. Les capteurs verticaux sont constitués de deux tubes de polyéthylène formant un U, installés dans un forage (jusqu'à 80 m de profondeur) et scellés dans celui-ci avec du ciment. On y fait circuler de l'eau additionnée de liquide antigel, en circuit fermé. L'emprise au sol est minime par rapport aux capteurs horizontaux. Actuellement, en France, ce sont les configurations avec capteurs horizontaux qui sont les plus répandues. Ces systèmes sont les moins coûteux mais nécessitent de disposer d'une surface de terrain suffisante. Ils sont donc surtout réservés au chauffage des maisons individuelles. Les PAC sur l'air "Aérothermie" Le prélèvement de chaleur dans l'air ambiant offre des possibilités simples et économes pour le fonctionnement d'une pompe à chaleur. Cependant, à la différence de la "géothermie" où la température du sol (entre 10 et 15 °C) reste stable tout au long de l’année, la température de l’air extérieur fluctue et peut devenir très basse. Or la performance d’une PAC est directement proportionnelle à la différence entre la température du milieu où l’on prélève la chaleur et la température de consigne du chauffage. Dans les régions à climat rigoureux, il est nécessaire de prévoir un chauffage d’appoint qui prenne le relais de la PAC lorsque la température extérieure devient trop basse. Le chauffage est assuré soit par de l’air chaud pulsé (pompe à chaleur air/air), soit par le biais d’un circuit hydraulique alimentant un plancher chauffant, des radiateurs ou des ventilo-convecteurs (pompe à chaleur air/eau). Ces pompes à chaleur sont réversibles et peuvent rafraîchir la maison en été. La PAC sur l'eau "Aquathermie" Ce sont les nappes phréatiques qui servent de source chaude si la réglementation permet leur exploitation. Deux configurations sont possibles, soit l'eau circule directement à travers l'évaporateur, soit la chaleur de l'eau est transférée au fluide frigorigène par l'intermédiaire d'un échangeur. La PAC sur capteur atmosphérique
Le système HELIOPAC® est conçu pour les équipements collectifs avec des besoins de 2.000 à 90.000 litres d'eau chaude par jour. Il utilise des capteurs atmosphériques en liaison avec une pompe à chaleur (eau/eau). Le système peut également être utilisé pour le chauffage des bassins de piscines et de thalassothérapie. |
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**Pour savoir plus sur le "Chauffage électrique en France" voir le résumé de l'étude réalisée par le bureau d'études AERE pour Greenpeace en 2002 www.greenpeace.org/raw/content/france/press/reports/chauffage-electrique-en-france.pdf |
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1.
Introduction |
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