Pompe à chaleur

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Éléments extérieurs de pompes à chaleur à usage résidentiel.

Une pompe à chaleur (PAC) est un dispositif permettant de transférer une quantité de chaleur (calories) prélevée dans un milieu, qualifié d'« émetteur », « fournisseur » ou « source froide », vers un autre milieu, considéré comme « récepteur » ou « source chaude ».

Selon le but du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut soit être considérée comme un système de chauffage si l'on souhaite augmenter la température de la source chaude, soit être considérée comme un système frigorifique si l'on souhaite abaisser la température de la source froide. Lorsque le but du dispositif de pompage est à la fois de chauffer et de refroidir, le système est alors considéré comme une thermo-frigo-pompe.

Des pompes à chaleur se retrouvent ainsi dans de nombreuses installations telles que des réfrigérateurs, des climatiseurs et divers systèmes de chauffage.

Types de pompes à chaleur[modifier | modifier le code]

L'expression « pompe à chaleur » est générique ; elle regroupe de nombreux dispositifs réalisant un transfert de chaleur d'une source froide vers une source chaude. On peut citer par exemple:

Description[modifier | modifier le code]

Généralité[modifier | modifier le code]

On définit deux milieux : la source froide (d'où l'on extrait la chaleur) et la source chaude (où on la réinjecte). La température réelle des sources n'intervient pas dans cette définition, bien que le dispositif soit surtout utilisé dans le cas où la source chaude a une température plus élevée que la source froide[1]. Un circuit frigorifique transfère l'énergie thermique grâce au changement d'état (liquide-gaz) du fluide qu'on oblige à circuler à l'intérieur (cf. enthalpie).

Coefficient de performance (COP) d'une PAC[modifier | modifier le code]

Les pompes à chaleur sont décrites par le rapport entre la puissance thermique de la machine et sa puissance électrique. Il est par convention nommé coefficient de performance (ou « COP »), qui est le rapport de la quantité d'énergie produite sur l'énergie consommé. Ainsi, une pompe à chaleur ayant un COP égal à 3 produit 3 kWh de chaleur par kWh électrique consommé.

On définit l'efficacité d'une PAC par le rapport de l'énergie « utile » sur le travail fournie à la PAC au niveau du compresseur. Dans le cas où l'énergie utile est celle restituée à la source chaude , l'efficacité (ou COP chaud) est définie ainsi :

L'efficacité énergétique peut être inférieure à 1 si la PAC rend moins de chaleur qu'elle ne consomme d’énergie. Généralement la majeure partie de l'énergie est restituée en chauffage si l'appareil est situé dans le volume chauffé ; elle se comporte alors comme un chauffage à résistance électrique simple qui a une efficacité de 1. Ce n’est pas forcément le cas si la PAC est située à l’extérieur ou dans un local non chauffé.

Dans le cas d'une machine frigorifique (par exemple un réfrigérateur), l'énergie « utile » est la chaleur prise à la source froide :

L'efficacité d'une pompe à chaleur décroît lorsque l'écart de température entre les sources augmente. Elle est limitée par la deuxième loi de la thermodynamique.

Le cycle de Carnot est le cycle ditherme présentant la meilleure efficacité. Les températures T sont exprimées en kelvin. T[K]= T[°C] + 273,15 soit par exemple T = 290,15 K pour 17 °C.

Pour la même puissance de chauffe une pompe à chaleur de COP 4 consomme deux fois moins d'énergie qu'une pompe à chaleur de COP 2.

Le COP d'une pompe à chaleur augmente avec l'augmentation de la température de la source froide (si la température de la source chaude reste constante) et diminue avec l'augmentation de la température de la source chaude (si la température de la source froide reste constante) ; il peut atteindre 5 à 7 en été pour de l'eau de piscine (air à 25 °C et de l'eau à 28 °C) mais est inférieur à 3 en hiver (les valeurs normalisées données par les fabricants le sont pour un air à °C et de l'eau de chauffage à 35 °C). Le COP n'a de signification que pour des températures définies de source froide et de source chaude.

Calcul du COP chaleur : pour un chauffage domestique, comme pour n'importe quelle application de chauffage, le COP chaud peut être calculé de différentes manières selon les règles que l'on décide de s'imposer. Ainsi, pour faciliter la compréhension et permettre une comparaison équitable, ces règles sont définies par des normes telles que l'EN 14511 par exemple.

Pour que le COP ait un sens vu de l'utilisateur, il faut que l'énergie absorbée par le système intègre tous les satellites (ventilateurs, pompes, composants électroniques, transformateurs…) De plus, le COP dépend des conditions de température de l'environnement dans lequel l'évaporateur absorbe la chaleur, mais également des conditions de chauffage souhaitées. De ce fait, la pompe à chaleur air-eau par exemple présentera par exemple un COP de 4 par +7 °C et de 2,3 à °C extérieur.

Les PAC air-eau présentent des COP plus faibles que les PAC géothermiques sol-eau ou eau-eau. Le sol géothermique et l'eau de nappe présentent une température moyenne plus stable comparativement à l'air. Du fait de ces variations de valeur de COP, on préfère parler de « COP saisonnier » ou de « COP moyen annuel » pour matérialiser la performance annuelle d'une pompe à chaleur.

Historique[modifier | modifier le code]

La pompe à chaleur n'est pas une invention récente: une pompe à chaleur fonctionne dans l'hôtel de ville de Zurich depuis 1938[2]. Elle est revenue en force dans les années 1970 et 1980 à l'occasion des chocs pétroliers de 1973 et 1979. Quand le prix du pétrole croît, la pompe à chaleur devient l'une des alternatives rentables.

Dans les années 1990, la prise de conscience du caractère épuisable et polluant des réserves d'énergies fossiles se diffuse, alors que la pollution augmentait sans cesse, notamment à cause de ces énergies. Dans ce contexte le débat sur les ressources énergétiques alternatives a été relancé et la R&D sur les pompes à chaleur a redémarré, au profit d'une augmentation de l'efficacité énergétique des pompes à chaleur [3].

Classification des sources chaudes et froides[modifier | modifier le code]

Selon les techniques employées, la chaleur pompée à la source froide peut être extraite de différents milieux. Ces calories sont ensuite restituées à la source chaude (gaz, fluide, matériau). En fonction du domaine d'application et pour différencier les cas d'installations les plus classiques un certain nombre de qualificatifs sont utilisés dans le domaine pour faciliter la communication. Voici une liste de ces qualificatifs.

Pompe à chaleur géothermique[modifier | modifier le code]

Les PAC utilisant la chaleur du sol sont appelées pompe à chaleur géothermique. Cette appellation peut prêter à confusion avec le chauffage urbain géothermique qui utilise la chaleur à haute température du sous-sol profond, mais c'est un système très différent.

Il existe principalement trois types de captages[4]:

  • le captage horizontal au sol (faible profondeur et grande surface) ;
  • le captage vertical au sol (petite surface et grande profondeur, 100 m maximum).
  • le captage vertical sur nappe phréatique (suivant la profondeur de la nappe).

Le captage horizontal au sol est constitué d'un réseau de plusieurs tubes en parallèle, dans lesquels circule un liquide caloporteur ou le fluide frigorifique dans le cas d'une détente directe. Ces tubes sont enterrés en moyenne entre 60 cm et 1,2 m de profondeur suivant le climat, en général sous une pelouse non arborée.

Le captage vertical est similaire au captage horizontal dans le principe, mais au lieu d'être à l'horizontal, le capteur est constitué de tubes créant des boucles verticales. Le système demande moins de boucles et de longueurs de tubes mais le forage nécessaire à sa mise en œuvre est plus coûteux que le décaissement du capteur horizontal. Son avantage est qu'il ne dénature pas le sol et permet la plantation d'arbres dans le reste de la propriété.

Exemple de dimensions de capteurs pour un PAC eau eau de 11 kW calorifique:

  • Capteur horizontal : 11 boucles de 50 m espacées de 50 cm sur 272 m3.
  • Capteur vertical : 3 puits de 90 m

Le captage par nappe phréatique nécessite que l'eau pompée soit à une température supérieure à 10 °C, ce qui est la plupart du temps le cas. La puissance calorifique et le COP obtenus du captage surpassent tous les autres modes, cependant il ne faut pas que l'énergie nécessaire au pompage grève les gains obtenus. L'idéal est d'utiliser une pompe à vitesse variable et de rejeter l'eau dans un second puits, en aval de la nappe phréatique.

D'autres contraintes techniques peuvent limiter les températures de fonctionnement : impossible de rejeter de l'eau pure à moins de °C, phénomène de givrage (source froide) ; haute pression limitée par la résistance mécanique du circuit haute pression (source chaude), limitation du transfert effectif d'énergie entre les sources (dimensionnement et encrassement des échangeurs).

Le chauffage au sol dans l'habitat (plancher chauffant), alternative aux radiateurs traditionnels, permet une performance optimale car il ne nécessite pas une température élevée. Dans le cas de radiateurs, il est préférable que ceux-ci soient dimensionnés pour pouvoir fonctionner à « basse température ». S'ils ne le sont pas, une autre source d'énergie sera nécessaire pour augmenter la température du circuit et assurer leur fonctionnement (voir limitation de la température dans le chapitre précédent).

Pompe à chaleur marine[modifier | modifier le code]

La chaleur est dans ce cas pompée dans un grand volume d'eau, comme l'océan, un lac ou une rivière.

Ci-dessous une liste d'installations exploitant une pompe à chaleur marine :

  • Monaco[5] utilise l'équivalent de 4,8 mégawatts de thermies prélevées dans l'eau du « Port Hercule » (Quai Antoine 1er) pour chauffer 400 000 m2, via 3 échangeurs thermiques à plaques d’une capacité unitaire d’échange de 1 600 kW ;
  • La Seyne-sur-Mer (France, 83) peut depuis 2009 alimenter 54 000 m2 de bâtiments tertiaires et de logements construits sur les anciens chantiers navals avec 4 800 kW tirés de la mer via des PAC réversibles « eau-eau » à haut-rendement[6] ;
  • Le « Quartier de la Divette » de Cherbourg construit une chaufferie collective qui utilisera (été 2013) la chaleur de l'eau du « Bassin du Commerce » pour chauffer de plus de 1 300 logements (évitant 1 730 t/an d'émissions de CO2)[7], via 2 pompes à chaleur de 1,092 MW chacune. Ceci couvrira 84 % des besoins de chauffage du quartier, les chaudières gaz déjà présentes complèteront le système pour les 16 % nécessaires en période froide (équivalent des émissions de 850 voitures), avec 30 % de coûts en moins pour les habitants.
  • Le projet « Smartseille » à Marseille alimentera un écoquartier appelé « îlot Allar », étendu sur 2,4 hectares avec 58 000 m2 de plancher. L’eau de mer est puisée (425 m3/h) entre 12 et 26 °C en bout de quai dans le port industriel de Marseille, puis dirigée vers un échangeur, qui alimentera une boucle d’eau douce tempérée distribuant les calories et les frigories dans les immeubles. La puissance totale du réseau pour cet îlot est de 2,6 MW chaud et de 3,3 MW froid. La livraison des logements et des bureaux de Smartseille est programmée sur trois ans (2016-2018). La thalassothermie sur boucle d’eau tempérée devrait être étendue dans les dix prochaines années à l’ensemble du projet Euromed II, soit plus de 700 000 m2 et environ 5 km de réseau. Le débit de pompage de l’eau de mer sera alors porté à 3 600 m3/h pour une puissance de 27 MW chaud et 17 MW froid[8].

Pompe à chaleur air-air[modifier | modifier le code]

La chaleur est extraite de l'air extérieur pour être restituée à l'air intérieur. Ce montage peut également se trouver sur des systèmes pompant la chaleur de l'air évacué (vicié) d'un local pour la restituer à l'air neuf injecté. C'est le cas de certaines VMC double flux.

D'autres pompes à chaleur utilisent l'air comme source froide (refroidissement de l'air pour chauffer l'eau d'une piscine par exemple) mais le rendement est moindre et dépend de la température de l'air extérieur. Les risques de givrage du radiateur extérieur peuvent être importants lorsque la température de l'air extérieur est basse et l'hygrométrie élevée, le rendement devenant alors très faible.

Certains modèles sont inversibles (ou, improprement, « réversibles »), c'est-à-dire capables de transférer de la chaleur de la maison vers l'extérieur. Ces machines ont l'avantage de pouvoir servir de climatisation si les échangeurs de chaleur s'y prêtent : le plancher chauffant a une capacité relativement limitée à devenir plancher rafraîchissant mais les radiateurs ne conviennent pas (question d'aire d'échange et de génération de condensats) : il faut les remplacer par des ventilo-convecteurs nettement plus coûteux et générant d'autres contraintes (alimentation électrique, évacuation des condensats, bruit, etc.).

Les pompes à chaleur air-air peuvent utiliser l’air issu d’un échangeur air-sol pour alimenter l’entrée d’air et améliorer ainsi leur efficacité. Dans la pratique, le débit important d'air brassé réduit très fortement cet intérêt : le puits canadien ou provençal n'est efficace qu'avec un débit et une vitesse d'air limités par la vitesse d'échange thermique entre l'air introduit, la température du sol et la qualité thermique du conduit.

En général, un puits canadien sert plutôt à réchauffer un tant soit peu l'air neuf admis dans le bâtiment. Avec de tels débits d'air, il vaut mieux récupérer l'énergie sur l'air rejeté et, éventuellement, réchauffer l'air neuf avec l'énergie récupérée. Il existe des PAC à double flux air-air qui réalisent cet échange tout en assurant les débits d'air et donc le renouvellement d'air contrôlé à l'intérieur du bâtiment.

Fonctionnement de la PAC[modifier | modifier le code]

Pour comprendre le fonctionnement d'une pompe à chaleur (PAC), qu'elle soit géothermique (utilisant la chaleur contenue dans le sol), aérothermique (celle contenue dans l'air) ou aquathermique (celle contenue dans l'eau de mer, de cours d'eau ou de nappes libres), il est nécessaire d'isoler le fluide caloporteur et d'appliquer le principe de conservation de l'énergie au cours d'un cycle. Ce principe permet de dire que les flux thermiques « entrant » et « sortant » de ce fluide s'équilibrent au cours du cycle en ce sens que le flux thermique émis par le fluide à la source chaude lors de la réaction exothermique dans le condenseur est vu négativement par le fluide caloporteur alors que les deux formes d'énergie qu'il reçoit de l'extérieur, à savoir l'apport d'énergie primaire payante entretenant le cycle et l'apport thermique provenant de la source froide lors de la réaction endothermique dans l'évaporateur sont vues positivement par ce même fluide. Ce qui est vu négativement par le fluide caloporteur équilibre ce qui est vu positivement au titre de la loi sur la conservation de l'énergie.

Cette technique, connue depuis plus d'une trentaine d'années, a subi de notables évolutions techniques qui lui permettent de rivaliser voire de surpasser en termes de performances les moyens de chauffage « traditionnels ». Une PAC est dite réversible (ou inversible) lorsque le circuit du fluide caloporteur comprend une valve 3 voies permettant d'inverser les fonctions du condenseur et de l'évaporateur ce qui permet dans une faible mesure dans le cas du plancher de rafraîchir les pièces de vie en période estivale.

La pompe à chaleur aquathermique (à eau), la plus performante, utilise une source d'eau : puits, rivière, lac, ruisseau, eaux souterraines. Il faut vérifier que cette source est disponible en quantité suffisante, que son utilisation est autorisée (administration des eaux et services sanitaires), Le fait que le rejet ou retour d'eau soit plus froid que l'eau pompée à l'exhaure augmente la teneur en oxygène ce qui est favorable pour l'environnement et la vie aquatique[réf. souhaitée].

La pompe à chaleur aérothermique (à air) utilise l'air extérieur, toujours disponible en abondance en rejetant un air plus froid dans l'atmosphère. Le brassage de l'air peut être bruyant et sa température plus froide être un handicap lorsque les besoins de chauffage sont importants.

Circuit de captage[modifier | modifier le code]

Pour les habitations individuelles ou les petits immeubles, la plupart des pompes à chaleur « géothermiques » captent l'énergie du sol par un circuit constitué de tuyaux de cuivre recouverts de polyéthylène pour les installations avec fluide frigorigène ou de polyéthylène pour les installations à eau glycolée. Il existe deux types de captage :

capteurs horizontaux 
enterrés entre 60 et 120 cm de profondeur, le circuit est constitué de boucles (par exemple sous le jardin). La surface occupée par les capteurs dépend de la nature du sol, il peut occuper environ deux fois la surface à chauffer, soit par exemple 400 m2 pour une surface à chauffer de 200 m2. Cet espace peut être planté de gazon ou de petits arbustes, mais ne peut accepter d'arbres aux longues racines.
capteurs verticaux 
le circuit comporte un tuyau formant une seule boucle verticale. Il nécessite un forage en profondeur (environ 80 m), ou en faible profondeur (environ 30 m) dans le cas d'un captage à détente directe. Plus coûteux, il présente l'avantage d'occuper moins de surface au sol. Les capteurs verticaux sont également appelés «sondes géothermiques ».

Le circuit de captage de la pompe à chaleur à air est généralement absent quand la pompe est extérieure : elle aspire et rejette dans son environnement certains modèles intérieurs ou dans des locaux techniques aspirent et rejettent par des conduits.
Les capteurs distants doivent néanmoins être raccordés par le circuit frigorifique chargé de fluide frigorigène.

Le circuit de captage de la pompe à chaleur à eau est constitué d'une pompe de circulation, d'un point de prélèvement avec crépine et filtre et d'un rejet.

L'appareil de la PAC[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'une PAC à détente directe :
. 1 : condenseur,
. 2 : détendeur,
. 3 : évaporateur,
. 4 : compresseur.

L'appareil, qui prélève de la chaleur à la source froide grâce au circuit de captage, dispose de quatre organes principaux (cf. schéma ci-contre) :

  1. le condenseur (source chaude) : le fluide frigorigène libère sa chaleur au fluide secondaire (eau, air, etc.) en passant de l'état gazeux à l'état liquide,
  2. le réducteur de pression (souvent improprement appelé détendeur) : il réduit la pression du fluide frigorigène en phase liquide.
  3. l'évaporateur (source froide) : la chaleur est prélevée au fluide secondaire pour vaporiser le fluide frigorigène.
  4. le compresseur : actionné par un moteur électrique, il élève la pression et la température du fluide frigorigène gazeux en le comprimant

Il existe deux techniques différentes :

la détente directe 
elle se compose d'un seul circuit. Le fluide frigorigène passe directement dans le sol chauffant ou les convecteurs. Le circuit de captage joue le rôle d'évaporateur et le circuit de chauffage celui de condenseur. Cette technique est couramment appelée sol-sol.
les systèmes indirects ou PAC eau glycolée 
la PAC possède un circuit séparé pour le captage, la pompe à chaleur et le chauffage.

Il existe également des systèmes mixtes : le capteur géothermique contient du fluide frigorigène et les émetteurs de l'eau (PAC sol-eau).

Avantages et inconvénients des techniques :
Techniques sol-sol et sol-eau
Avantages :

  • L'échange thermique sol-fluide frigorigène est accru, ce qui permet une réduction de la longueur de l’échangeur.
  • pas d’échangeur supplémentaire eau-fluide frigorigène
  • pas de pompe de circulation requise puisque pas de circuit eau glycolée
  • pas de problème de purge en comparaison avec les systèmes indirects

Inconvénients :

  • la charge en fluide frigorigène peut être importante, notamment dans les techniques sol-sol.
  • pas adapté pour les terrains trop pentus (nécessité de pièges à huile)

Techniques à eau glycolée-eau
Avantages :

  • adapté aux terrains pentus
  • fonctionnement en free-cooling

Inconvénients :

  • le rendement est inférieur au rendement des PAC à détente directe : un échangeur supplémentaire eau glycolée-fluide frigorigène est nécessaire ainsi qu'une pompe de circulation.
  • il existe un danger de pollution des nappes phréatiques dû au glycol. Dans cette optique, les entreprises d'installation devraient utiliser du monopropylène glycol. Celui-ci a une viscosité plus grande que le monéthylène glycol, est plus coûteux mais est de qualité alimentaire (selon les fabricants, biodégradable à 98 %)[9]. Cette précaution est parfois négligée par les fabricants de PAC eux-mêmes[10].

Le circuit de chauffage[modifier | modifier le code]

On utilise principalement trois types d'émetteurs de chauffage :

Il est important de retenir que les pompes à chaleur n'offrent une efficacité intéressante qu'à la condition d'être reliées à des émetteurs dimensionnés pour des températures basses. En effet, les coefficients de performance annoncés par certaines publicités à des températures d'eau élevées sont fantaisistes[réf. nécessaire].
Les radiateurs peuvent parfois être réutilisés s'ils sont adaptés au chauffage à basse température ; ce peut être le cas pour des installations anciennes dimensionnées pour un fonctionnement en thermosiphon : les dimensions de canalisations et de radiateurs peuvent permettre de chauffer à basse température avec un débit très supérieur à celui du thermosiphon grâce aux accélérateurs modernes.
Il est également possible de redimensionner certains radiateurs en fonction du besoin propre au local concerné afin de compenser la baisse de température par une surface d'émission supérieure. C'est la solution retenue le plus couramment en cas de rénovation d'une installation existante.

Fonctionnement d'une pompe à chaleur géothermique à fluides intermédiaires

Cycle thermodynamique[modifier | modifier le code]

Le fluide circulant dans une pompe à chaleur subit un cycle de transformation composé de quatre étapes :

  • À la sortie du compresseur, le fluide est sous forme gazeuse à haute pression et sa température est élevée.
  • Dans le condenseur, le fluide passe à l'état liquide et cède de l'énergie (chaleur latente) qui est transférée vers l'extérieur (circuit de chauffage) sous forme de chaleur.
  • À la sortie du condenseur, le fluide (liquide) voit sa température fortement diminuer.
  • Dans le détendeur, l'énergie du fluide (son enthalpie) reste constante.
  • À la sortie du détendeur, le fluide est à l'état liquide basse pression. Sa température baisse dès qu'il peut (un tant soit peu) s'évaporer.
  • Dans l'évaporateur, le fluide récupère de l'énergie sous forme de chaleur en s'évaporant. La pression reste constante et le fluide devient totalement gazeux.
  • À la sortie de l'évaporateur, le fluide est tempéré (environ 5 °C) et à faible pression.
  • Dans le compresseur, le gaz est comprimé et passe donc d'une basse pression à une pression plus élevée grâce à l'énergie mécanique fournie par le compresseur. Sa température s'élève suivant la loi de Laplace.

Fluide frigorigène[modifier | modifier le code]

Article détaillé : fluide frigorigène.

Les fluides frigorigènes les plus couramment utilisés pour les PAC sont :

Les plus anciennes fonctionnent encore avec des gaz qui sont maintenant interdits dans les nouveaux équipements, comme le R22 qui ne sera plus commercialisé en Europe à partir de 2015. Ces fluides sont soumis à une récupération obligatoire du gaz dans une bouteille de transfert pour être traité. Ces gaz sont nocifs pour la couche d'ozone.

Il existe également des PAC utilisant du CO2 supercritique comme fluide frigorigène, commercialisées sous le nom générique EcoCute. Encore peu diffusées en Europe, elles le sont de manière beaucoup plus large au Japon[11].

La pompe à chaleur gaz naturel[modifier | modifier le code]

Il existe deux types de pompes à chaleur gaz naturel :

La PAC à absorption de gaz fonctionne sur la base d'un cycle thermochimique avec l'énergie gaz :

  • Le chauffage direct du gaz permet le transfert de chaleur d’une source froide vers une source chaude via un fluide frigorigène, comme la pompe à chaleur électrique. La différence est que le cycle n’est pas à compression mécanique, comme pour la pompe à chaleur électrique, mais de type thermochimique. Le fluide frigorigène est tout d’abord un fluide composé d’un mélange eau-ammoniac, sans impact sur l’effet de serre, et le compresseur est remplacé par un brûleur gaz identique à celui d'une chaudière.
  • Le rendement est de l'ordre de 140 % à 170 % sur PCI et est relativement stable en fonction des conditions extérieures.
  • Pour le moment[Quand ?] les gammes de puissances sont de l'ordre de 20 à 70 kW, ce qui oriente ce type de pompe à chaleur vers l'habitat collectif et le petit tertiaire.
  • Le coefficient de transformation d'énergie primaire étant de 1 pour le gaz naturel, (2,58 pour l'électricité), la pompe à chaleur gaz naturel présente une étiquette énergétique et environnementale intéressante pour les bâtiments BBC[12].

Utilisation de la pompe à chaleur en thermique du bâtiment[modifier | modifier le code]

Marché en France[modifier | modifier le code]

En 2006, 53 510 pompes à chaleur domestiques ont été installées en France contre seulement un millier en 1997, ce qui permet à ce pays de devenir le second marché européen pour cet appareil derrière la Suède mais devant l'Allemagne et la Suisse. Cependant, dans les pays nordiques, 95 % des maisons neuves en sont équipées contre seulement 10 % en France où, pourtant, le marché double de valeur d'une année sur l'autre[13].

En 2009, le gouvernement français proposait un crédit d'impôt à hauteur de 40 % sur le matériel, plafonné à une valeur de 16 000 € pour un couple marié et 8 000 € pour un célibataire ou un couple non marié ; ce plafond s'appréciant sur cinq années consécutives. Ce crédit d'impôt 2009 était exclusivement lié au seul coût du bloc principal de la pompe à chaleur, hors pose. Il couvrait les PAC géothermiques et les PAC air-eau ; depuis le , les PAC air/air ne sont plus prises en charge.

À partir de janvier 2010, la loi de finances (LFR 2009 article 28 ter) prévoit un maintien du taux de 40 %, mais uniquement pour les PAC géothermiques et thermodynamiques (eau-eau), y compris la pose du capteur géothermique. Le crédit d’impôt applicable aux autres pompes à chaleur (autres que air-air et thermodynamiques) a été ramené de 40 à 25 %.

En 2011, l’État réduit le crédit d'impôt pompe à chaleur à 36 % pour les PAC géothermiques (y compris la pose des capteurs en sol) et de 22 % pour les pompes à chaleur aérothermiques autres que air-air. Le marché français de la pompe à chaleur est ainsi assujetti aux diverses lois de finances. Ainsi en France le nombre de PAC air-eau et géothermie passe de 153 000 unités en 2008 à 121 000 unités en 2009 et à 63 000 unités en 2010[14],[15].

Selon l'AFPAC (Association française de la PAC), sur le premier quadrimestre de 2014, le marché français de la PAC a beaucoup progressé, grâce à la RT2012 : une PAC était installée dans 40 à 50% des maisons neuves ; un groupe de travail associant l’AFPAC et l’AFPG (Association française des professionnels de la géothermie) venait d’être constitué pour relancer la PAC géothermique, réduire le coût des installations et permettre à ce marché de revenir, à terme, à un niveau «naturel » de 15 à 20 000 pièces par an[16].

Système mixte[modifier | modifier le code]

Une pompe à chaleur peut être optimisée et même renforcée en la combinant à une autre source d'énergie (par exemple photovoltaïque), permettant une amélioration des rendements respectifs, comme l'a montré une expérimentation (+ 20 % de rendement à Chambéry en Savoie). C'est un des moyens (breveté en France sous le nom « Aedomia »[17]) d'atteindre la « basse consommation » voire le bâtiment à énergie positive. La chaleur accumulée par les panneaux photovoltaïques peut être récupérée pour améliorer le rendement d'une pompe à chaleur, elle-même alimentée par l'électricité produite. De plus le module photovoltaïque produit plus d'électricité quand il est ainsi refroidi. Un stockage intermédiaire d'énergie thermique (calories) dans un ballon d'eau chaude est nécessaire, car les pompes à chaleur classiques s'arrêtent (par sécurité) au-dessus de 40 °C, alors que l'air chauffé par le soleil peut atteindre 50 °C[18].

Références[modifier | modifier le code]

  1. Le cas inverse se présente notamment lorsqu'on dégèle ou dégivre un évaporateur en inversant le cycle. Voir la section « L'appareil de la PAC ».
  2. Magazine La Goule 1/14 [http://www.lagoule.ch/publications-324.html?file=tl_files/content/FICHIERS/Publications/Magazine%20La%20Goule/2014_1%20Magazine%20La%20Goule.pdf Dialogue : Chauffage au mazout ou pompes à chaleur? ;
  3. Pompe à chaleur, sur le site masser.be
  4. Pompe à chaleur géothermique : Fonctionnement QuelleEnergie.fr, juin 2011
  5. Philippe Nunes, Pompe à chaleur sur eau de mer ou géothermie eau de mer (4 800 kW), XPAIR, 2012-08-01
  6. Philippe Nunes, Pompe à chaleur sur eau de mer pour 54 000 m2 à la Seyne/Mer 2010-02-01
  7. Marie-Jo Sader, De l'eau de mer pour chauffer des habitations, Actu environnement
  8. Écoquartier - Thalassothermie au cœur de Marseille, La lettre des énergies renouvelables du 10 décembre 2015.
  9. [PDF] État de l’art des modes de captage géothermique Sur le site groundmed.eu/,
  10. Lexique Pompe à chaleur Sur le site dimplex.de - consulté le 23 avril 2012
  11. Yomiuri Shimbun, 12 novembre 2009, 13 ver.13S, page 8
  12. « Pompe à chaleur gaz pour le collectif BBC », sur le site xpair.com d'août 2010.
  13. « Pompes à chaleur : la France rattrape son retard », sur le site Novethic.fr,
  14. AFPAC - Conférences juillet 2011 premières rencontres de la pompe à chaleur sur media.xpair.com, consulté le .
  15. [PDF] AFPAC - Marché de la pompe à chaleur de 1976 à 2010, sur le site media.xpair.com, consulté le 20 novembre 2012
  16. Perspectives plutôt favorables pour la géothermie française, site Xpair consulté le 29 avril 2014.
  17. Mariage réussi de la pompe à chaleur et du photovoltaïque, sur le site batiactu.com du18 septembre 2012, consulté le 18 février 2016.
  18. Iinterview d'Alain Guiavarch (CEP Mines ParisTech), Présentation des résultats du Projet PACAirPV couplant la pompe à chaleur à des capteurs photovoltaïques, sur le site batiactu.com du 18 septembre 2012)

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