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Aérothermie et pompe à chaleur

Par G. F. - Société MITSUBISHI ELECTRIC – sept 2012

LA PROBLEMATIQUE: LA POMPE A CHALEUR ET SON COP

La géothermie, l'aérothermie : qu'est-ce que c'est ?

Le chauffage avec pompe à chaleur est appelé thermodynamique. Il est basé sur la récupération de chaleur gratuite dans l'environnement extérieur. Lorsque l'on puise des calorie dans l'air, gratuit et abondant, on utilise le principe de l'aérothermie. Par analogie l'aérothermie puise les calories dans l'air quand la géothermie puise les calories dans le sol.

Alimentés par les rayonnements du soleil, ces gisements calorifiques naturels que sont la terre, l'air et l'eau de pluie se renouvellent en permanence. C'est pourquoi géothermie et aérothermie font partie des énergies dites "renouvelables", particulièrement respectueuses de l'environnement. Elles bénéficient à ce titre encore d'aides et crédit d’impôt avantageux.

La pompe à chaleur géothermique ou aérothermique permet ainsi des économies d'énergies jusqu'à 70% par rapport à une solution classique de chauffage électrique direct.

Principe de fonctionnement :

Dans le cas de l'aérothermie, la pompe à chaleur capte directement la chaleur de l'air par son ventilateur et son échangeur air.

L'énergie captée dans le sol ou dans l'air est ensuite valorisée à un niveau thermique plus élevé, au cœur de la pompe à chaleur, par un système frigorifique à compression. L'énergie, restituée à une température de 45°C environ, assure alors le chauffage de la maison, de l'eau chaude sanitaire ou de la piscine.

fonctionnement d'une pompe à chaleur

Parce qu'une grande partie de l'énergie restituée est prélevée dans le milieu naturel, ce système fournit plus d'énergie qu'il n'en consomme : pour 1 kWh électrique consommé par le système, il est possible d'obtenir plus de 3 kWh de chaleur ! C'est ce que l'on appelle le COP ou coefficient de performance.

De plus, durant les mois d'été, une pompe à chaleur "réversible" permettra de rafraîchir. Couplée avec des ventilo-convecteurs et pilotée par une régulation adaptée, celle-ci pourra également assurer la climatisation de la construction.

La Pompe à Chaleur AIR/EAU aura un Coefficient de Performance variable en fonction, d'une part de la température extérieure, et d'autre part du niveau de température d'eau demandé dans le bâtiment à chauffer. Plus l'écart entre ces deux niveaux de température est faible, et plus le COP de la pompe à chaleur est élevé.

Une règle simple à retenir ! Plus l'écart entre ces deux niveaux de température est faible, et plus le COP de la pompe à chaleur est élevé.

Voici un des exemples de variations de COP avec mis en évidence de la nouvelle technologie « Power Inverter » :

Puissance calorifique

variations de COP

Pompe à chaleur en relève de chaudière ou pompe à chaleur à haute température.

La pompe à chaleur peut fonctionner soit seule, soit en relève de chaudière. Dans ce deuxième cas, plus adapté à la rénovation, la chaudière n'est plus qu'un appoint et fonctionnera en priorité durant les jours les plus froids, le COP de la pompe à chaleur étant moins bon dès que l’on descend sous -5°C !! Ce mariage de 2 générateurs permet de tirer profit de la meilleure efficacité énergétique globale. C’est également une sécurité avec la mixité de deux sources d’énergie.

En parallèle, pour des questions d’encombrements et de finances, la pompe à chaleur pourra être choisie. Elle sera alors sélectionnée dans une gamme « pompe à chaleur haute température ». La technologie « power inverter » permet une sortie d’eau de 60°C par exemple jusqu’à -15 et -20°C. C’est grâce à une bouteille réserve de puissance que le compresseur aspire le fluide directement dans l'échangeur de chaleur extérieur, ce qui permet une remontée en température plus rapide.

Cycle frigorifique Power Inverter

Cycle frigorifique Power Inverter

L'ANALYSE ET LE SAVOIR FAIRE DE L'INDUSTRIEL

Une pompe à chaleur, oui – Avec régulation intégrée !


Cette chaleur sera d'autant plus récupérée que les automatismes de régulations sont compatibles et précis en terme de réglages. Les économies d'énergie même avec un générateur des plus économiques à ce jour comme la pompe à chaleur, sont à réaliser avec le moins de pertes possibles. Or les régulations, doivent être adaptées en fonctions des différentes zones de la maison (multizones), du type de chauffage (plancher chauffant ou non), du rafraîchissement été, ...

En résumé, l'aérothermie permet des économies d'énergie comme aucune autre solution thermique. Outre les économies, le confort sera assuré d'autant plus qu'un matériel avec options intégrées est sélectionnées. C'est le cas des pompes à chaleur livrées en kit.

De plus, dans ce cas de solution "packagée", la durabilité de votre équipement sera un gage suppmentaire d'économie!

La pompe à chaleur air/eau s’est vu attribuer un vocabulaire qui n’existait pas il y a quelques années : l’aérothermie, par analogie à la géothermie réservée désormais aux pompes à chaleur eau/eau ou sol/eau. La pompe à chaleur air/eau mérite son succès et son évolution ces prochaines années risque d’être extrêmement positive du fait de l’amélioration de la technologie, avec plus de performance, meilleur COP, … Néanmoins, il ne faut pas ignorer quelques précautions et rester vigilant face à l’engouement.

Voici une liste de conseils essentiels qui vous permettra en plus de choisir une bonne solution énergétique, de faire un choix conscient et averti.

1°) Attention à la juste sélection de la pompe à chaleur.
Ce n’est pas comme une chaudière, bien au contraire. Le rendement de la pompe à chaleur diminue plus il fait froid à l'extérieur. Les documentations techniques fournissent souvent les puissances de chauffage par +7°C – Attention donc à demander au fabricant la puissance à la température minimum à laquelle vous voulez faire fonctionner votre pompe à chaleur.

Prenons le cas de nombre de pompes à chaleur qui donnent la puissance de chauffe et le COP par +7°C. Dans ce cas le COP peut être de 3 ou de 4. Cette pompe à chaleur sera des plus performantes si elle est installée en relève de chaudière (ancienne chaudière + nouvelle pompe à chaleur).

Seulement si elle remplace la chaudière, cas des nouvelles pompes à chaleur haute température, outre le COP qui risque de passer de 3,5 par +7° à 1,5 par -10°, cette même pompe à chaleur affiche une puissance délivrant de l’eau chaude à 65°C également par +7 !

Ce qui risque de se passer si la détermination n’est pas faite par un professionnel du métier, c’est que la PAC soit dimensionnée trop juste, et que par -10°, elle ne puisse pas chauffer les locaux à 19°C. Certes, si la maison est à 14°C, les économies seront réelles, mais le confort ne sera plus atteint et vous êtes bon pour un investissement complémentaire : ballon avec épingle électrique, ...


2°) Attention à la vente forcée ou à la vente au porte à porte.
Non pas pour décrier cette technique mais pour dénoncer une trop grande rapidité quant à la sélection machine à faire en toute connaissance de cause par un professionnel et non un représentant de commerce. Soyez vigilant également car certains commerciaux utilisent peu de technique (qu’il ne maîtrise pas nécessairement) et vous vendent en premier lieu un crédit d’impôt. Ce bonus de l’Etat étant forcément attrayant, exigez alors la garantie « crédit d’impôt + confort minimum + COP élevé ». Ces mots clefs positionneront tout de suite votre interlocuteur.


3°) Pensez votre installation, vous investissez pour 15 ans et plus.
Comme nous le savons désormais, la pompe à chaleur est une très bonne solution, mais elle n’est pas la solution parfaite ni universelle. Bien pensée, bien adaptée, elle peut offrir des économies d’énergie avec un confort garanti et une durée de vie similaire à une chaudière soit environ une quinzaine d’année.

Prenons l’exemple d’une chaudière existante alimentant une installation de chauffage central avec radiateurs. Si l’installation fonctionne avec un régime d’eau chaude hivernal de 80°, la pompe à chaleur en relève de chaudière sera sans doute une bonne solution. La pompe à chaleur s’enclenche lorsque la température extérieure commence à dépasser +5° par exemple avec un COP élevé, elle réchauffe les retours de l’installation pour les monter de 30 à 45°C, et la chaudière apporte le complément de chaleur. Cette chaudière fonctionne la moitié ou un tiers de son temps habituel et prolonge ainsi sa durée de vie du double.

Autre exemple avec la même installation de radiateurs. La maison est cette fois-ci isolée thermiquement par un programme de travaux. Les surfaces de chauffe, soit les radiateurs, sont de ce fait surdimensionnés. Autant de l’eau à 80° était nécessaire avant isolation, autant une eau à 50 ou 60° est désormais suffisante. Une pompe à chaleur haute température peut alors remplacer la chaudière. Equipée d’une résistance de sécurité car les saisons très froides sont à prévoir, comme il était prévu avant un surdimensionnement de la chaudière (15% très souvent), elle permettra de chauffer la maison, de produire l’eau chaude sanitaire, ...

LES SOLUTIONS PRODUITS

Plusieurs millions de foyers en France sont chauffés au fioul ou au gaz avec des installations de chauffage à eau chaude autrement dit de chauffage central.

Dans le cas de logements anciens, lorsque des travaux de remplacement sont soit prévus pour des raisons d’économies d’énergie, soit rendus obligatoire, le remplacement du générateur gaz ou fioul se pose. Vais-je continuer avec une chaudière neuve au fioul ou au gaz ? Dois-je intégrer des panneaux solaires pour bénéficier d’une énergie gratuite qui compensera ma dépense ? Quid de la solution pompe à chaleur ? D’autant plus que la pompe à chaleur - classée dans la catégorie des systèmes à énergie renouvelables, bénéficie d’un crédit d’impôt « énergie renouvelable » de 40% - pourrait se connecter à mon ancienne installation.

Effectivement le parc d’installations existantes de chauffage à eau chaude est très important face à des solutions de pompes à chaleur de plus en plus performantes :

1. Pompe à chaleur haute température pouvant se connecter à une installation de chauffage central. Température allant jusqu’à 65°C

2. Pompe à chaleur pouvant de plus fournir les besoins en eau chaude sanitaire (donc je bénéficie du super rendement COP également)

3. Pompe à chaleur à technologie Power Inverter soit une régulation précise de la température et une consommation au plus juste sans perte de performance à températures extérieures basses.

Pompe à chaleur air/eau ECODAN hydrobox Split

Pompe à chaleur air/eau ECODAN hydrobox SplitPompe à chaleur air/eau ECODAN hydrobox Split

Pompe à chaleur réversible sur l'air pour le chauffage et le rafraîchissement en habitat individuel ou petit tertiaire.

Caractéristiques

- 2 technologies Power Inverter et Zubadan
- Puissance calorifique de 4,1 à 14 kW
- Limite de fonctionnement -25°C à +35°C (en fonction des tailles et des technologies)
- Dimensions module hydraulique (mm) Hauteur=600/943 Largueur=800/950 Profondeur=323

Avantages

- Dimensions ultra compactes
- Design épuré et esthétique
- Nouvelle télécommande, large écran et programmation hebdomadaire
- Régulation auto-adaptive
- Chauffage seul ou double service (Chauffage + eau chaude sanitaire )
- Eligibles au crédit d'impôt et à l'éco-prêt à taux zéro

Avec la technologie exclusive Zubadan
- Maintien de la puissance de chauffage jusqu'à -15°C.
- Chauffage assuré jusqu'à -25°C

Documentation

Pompes à chaleur air/eau ECODAN POWER +

ompes à chaleur air/eau ECODAN POWER +

La pompe à chaleur air eau est une solution de chauffage et/ou Eau Chaude Sanitaire Basse Consommation adaptée pour le grand résidentiel et le tertiaire. Grâce à l'association exclusive de la technologie INVERTER, du R407C et de l'injection flash, la température de sortie d'eau peut atteindre 70°C, la puissance calorifique maintenue à 40 kW et le fonctionnement garanti jusqu'à une température extérieure de -20°C. Les performances énergétiques sont adaptées à la RT2012 pour les bâtiments neufs traités en plancher chauffant ou radiateurs basse température.

Applications : résidences, villas, hôtels, gymnases, spa, piscines, thalasso, collectivités…

Caractéristiques

- Puissance calorifique de 45 à 63,4 kW
- Limite de fonctionnement -20°C/+40°C
- COP = 4,18 en priorité COP Tsext=+7°C Thext=6°C régime d’eau 30/35°C
- Dimensions (mm) Hauteur=1710 Largueur=1978 Profondeur=759
- Fluide frigorigène R407C

Avantages
- Température de sortie d’eau maximum de 70°C
- Puissance calorifique maintenue à 40kW à -10°C de température extérieure
- Régulation en cascade jusqu’à 16 unités avec 3
- Solutions de production de chauffage et/ou d’eau chaude sanitaire

Documentation

EN RESUME

La pompe à chaleur air/eau est une solution reine eu égard à ses performances énergétiques et au marché important de la rénovation dans l’habitat et dans le tertiaire. Attention à la replacer dans un contexte où c’est un investissement destiné à réaliser des économies d’énergie durable dans le temps, et, …, c’est un minimum pour un système de chauffage, à garantir le confort, soit 19° ou 20° lorsque la température hivernale est la plus basse. Avec cet angle de vision, sa sélection et installation ne peut s’effectuer qu’avec réflexion et confiée à un professionnel. Le gain du crédit d’impôt est le bonus qui vient après !

MITSUBISHI ELECTRIC

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