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Pompe à chaleur

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myenergy, la structure nationale pour le conseil en énergie.

Pompe à chaleur

Hotline gratuite : 8002 11 90

Par l’augmentation des prix de l’énergie fossile

et une prise de conscience de ses implications

environnementales, un nombre croissant

de maîtres d’ouvrage décident d’y renoncer.

De même que la technologie solaire et

le chauffage au bois, la pompe à chaleur est

une alternative à la valorisation des sources

d’énergie renouvelables.

Une pompe à chaleur permet d’utiliser l’énergie

solaire emmagasinée dans le sol, l’air ou

l’eau pour le chauffage (y compris celui de

l’eau sanitaire). Elle peut fournir la totalité

de la chaleur nécessaire à un bâtiment,

indépendamment du cycle jour/nuit et de la

saison. Les pompes à chaleur reposent sur

une technologie à maturité, se caractérisent

par une exploitation demandant peu de temps

(absence de commande de combustible)

et constituent une alternative valable et peu

encombrante au chauffage au mazout (absence

de réservoir de mazout et de cheminée).

Tous les conseils de base professionnels

et gratuits pour réduire votre consommation

d’énergie, pour valoriser les énergies

renouvelables et pour accéder aux subventions

de l’État !

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Principe

Une installation de chauffage par pompe

à chaleur se compose d’une pompe à chaleur,

d’un circuit de captage de chaleur et d’un

circuit de distribution de chaleur.

La chaleur du sol, de l’air ou de l’eau est captée

à basse température. La pompe à chaleur amène ensuite

la température à un niveau utile pour le chauffage d’un

bâtiment. Elle fonctionne selon le même principe qu’un

réfrigérateur, mais de façon inverse. Alors que le réfrigérateur

soustrait de la chaleur aux aliments pour la céder à l’air

ambiant, la pompe à chaleur soustrait de la chaleur

à l’environnement pour la céder à l’eau de chauffage.

De ce fait, la pompe à chaleur peut fournir la totalité

de la chaleur nécessaire à un bâtiment sur toute l’année.

Si l’installation est efficace, chaque unité d’énergie électrique

produit 4 à 5 unités de chaleur.

Il passe ensuite dans le condenseur, où il recouvre

l’état liquide. À ce moment-là, il restitue de la chaleur,

par exemple à l’eau de chauffage.

Le rendement d’une pompe à chaleur s’exprime au moyen

du coefficient de performance instantané ou annuel.

Déterminé sur banc d’essai, le coefficient de performance

instantané est le rapport de la puissance de chaleur

produite sur la puissance électrique consommée.

Le coefficient de performance annuel est le rapport

de la chaleur produite en une année sur l’énergie électrique

consommée par la pompe à chaleur, ce qui tient compte

de la variabilité des conditions d’exploitation.

Source de chaleur -

sol

Sondes géothermiques

Les sondes géothermiques sont le plus souvent des tubes

plastiques en U, de 50-100 m, placés dans des forages

verticaux. La profondeur et le nombre de forages dépendent

de la puissance de chauffage du bâtiment et des caractéristiques

du sol. Les forages pour sondes géothermiques sont

soumis à une autorisation dans le cadre de la loi modifiée

du 10 juin 1999 relative aux établissements classés

(commodo). Les formulaires de demande d’autorisation

sont disponibles auprès de l’Administration de l’Environnement

(www.emwelt.lu). Les sondes géothermiques, dont

la puissance de captage est inférieure à 15 kW, bénéficient

d’une procédure simplifiée. Pour chaque demande d’autorisation,

l’Administration de la Gestion de l’Eau émet un avis

relatif à la protection des eaux souterraines.

Source de chaleur -

air

Une pompe à chaleur air/air est plus simple à installer

qu’une pompe à chaleur géothermique. Un ventilateur

dirige l’air sur un évaporateur qui lui soustrait sa chaleur.

Inconvénient: lorsque la température extérieure diminue,

le besoin en chaleur du bâtiment augmente. Les coefficients

de performance atteints sont nettement inférieurs

à ceux des pompes à chaleur géothermiques, ce qui se

traduit d’une part par une augmentation de la consommation

d’électricité, donc des coûts d’exploitation, d’autre part

par une dégradation du bilan des émissions.

Coefficient de performance : 2 ‒ 3

Diverses sources de chaleur sont envisageables; généralement,

la chaleur est puisée dans le sol, cependant l’air peut

aussi être utilisé comme source.

Le sol est un bon fournisseur de chaleur, car il peut stocker

la chaleur du soleil pendant une période prolongée.

Sa chaleur peut être captée par des collecteurs géothermiques

ou des sondes géothermiques au moyen d’un fluide

caloporteur (mélange antigel) circulant en circuit fermé.

Pompe à chaleur

avec chauffe-eau

sanitaire

Mode de

fonctionnement

Les quatre composants principaux de la pompe à chaleur

sont le compresseur, le condenseur, le détendeur et

l’évaporateur. Le fluide caloporteur circule en circuit fermé

et change constamment d’état. À l’état liquide, il soustrait

de la chaleur à l’environnement et s’évapore. À l’état

gazeux, il est aspiré par le compresseur (électrique)

et comprimé pour être porté à la température utile.

Collecteurs géothermiques

Les collecteurs géothermiques sont enterrés horizontalement

à une profondeur d’environ 1,5 m. Ils nécessitent

une surface 1,5 à 2,5 fois la surface habitable, selon

la qualité d’isolation du bâtiment.

Dans les systèmes à évaporation directe, le fluide caloporteur

s’évapore directement dans le collecteur géothermique.

Ils atteignent des coefficients de performance plus élevés.

Coefficient de performance : 3 ‒ 4

Sur le site http://gis.eau.etat.lu, sous la rubrique Eaux

souterraines / PAC, un aperçu des zones d’utilisation

des eaux souterraines, dans lesquelles les forages

profonds sont interdits ou soumis à des restrictions,

peut être consulté.

Coefficient de performance : 4 ‒ 5

Conseils pratiques

L’efficacité d’une pompe à chaleur dépend de plusieurs

facteurs. Le bâtiment d’habitation doit idéalement être doté

d’une bonne isolation thermique; c’est le cas pour les

nouvelles constructions à performance énergétique élevée

et les bâtiments anciens ayant subi un assainissement

énergétique intégral. Il faut également veiller à ce que

les températures du circuit de distribution de chaleur

soient basses (température de départ inférieure ou égale

à 35°C), car le rendement de la pompe à chaleur augmente

lorsque la différence de température entre la source

de chaleur et l’eau de chauffage diminue. De ce fait,

les systèmes de chauffage à basse température, à savoir

le chauffage de surface par le sol ou les murs,

sont particulièrement adaptés. Un bâtiment ancien doté

d’un système de chauffage à haute température de départ,

dont le besoin de chaleur est élevé, devra souvent recourir

à du chauffage électrique supplémentaire, entraînant

une augmentation de la consommation d’électricité.

Il convient d’utiliser les pompes à chaleur aussi bien pour

le chauffage que pour la production d’eau chaude sanitaire.

Une alimentation séparée en eau chaude sanitaire n’apporte

aucun avantage.

75%

chaleur

ambiante

25%

courant électrique

100%

chaleur utile

Forage vertical pour pompe à chaleur

Une pompe à chaleur permet de refroidir un bâtiment

de manière active ou passive. Lors du refroidissement

passif, les pompes de circulation et la régulation fonctionnent,

contrairement au compresseur. Le refroidissement

passif permet donc de rafraîchir un immeuble à faible coût.

Les pompes à chaleur géothermiques combinées à un

chauffage de surface sont les plus adaptées à cette utilisation.

Lors du refroidissement actif, la pompe à chaleur

est inversée et fonctionne comme un réfrigérateur.

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