Les pompes à chaleur

C’est un appareil de traitement d’air qui destiné au chauffage (ou au refroidissement si la PAC est réversible) de l’air qui le traverse.

Cette soufflerie permet de chauffer rapidement une pièce. L’air chaud est pulsé à l’intérieur.

C’est par le ventilo convecteur que la PAC air/air diffuse la chaleur.

L’énergie thermique est apportée à celui-ci par un fluide (eau ou fluide frigorigène) ou par effet Joule (électricité).
Le principal avantage de faire fonctionner une PAC réversible sur des ventilo-convecteurs c’est la vitesse rapide de montée(rapide) en température du local à réchauffer.

Par apport au chauffage traditionnel, la chaleur est repartie plus uniformément.

Cet appareil est l’unité intérieure de la pompes à chaleur. Il peut être placé au sol,  fixé au mur ou au plafond ou intégré dans le plafond.

Une PAC de COP 3 produira 3kwh pour un kWh d’électricité consommé.

Cependant l’électricité est une productions finale qui a généré beaucoup de pertes. Il faut utiliser environ 3,3 kWh de combustibles (uranium, hydraulique, gaz, charbon) pour obtenir ce kWh d’électricité. Ce qui fait au final un rendement inferieur à un, c’est à peu près le même que celui d’une chaudière moderne.

Avec la meme quantité de combustibles nécessaires à la production d’électricité, on pourrait presque produire autant de chaleur que la PAC.

C’est la raison pour laquelle HESPUL (Association à but non-lucratif ayant pour but et objet social le développement de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables) ne classe pas les PAC en énergies renouvelables.

Pour que la PAC soit renouvelable, il faudrait soit que le rendement de l’électricité augmente et(ou)que le COP soit supérieur à 3,3 deux choses tout à fait possible actuellement et surtout dans l’avenir.

Coupler une PAC air/air ou air/eau présente un intérêt: vu que l’efficacité d’une pompe à chaleur dépend des conditions extérieures, apporter un air réchauffé de quelques degrés de plus par le puits canadien permet à la PAC de produire plus de chaleurs, donc de satisfaire davantage aux besoins thermiques si la température extérieure se situe en dessous du point d’équilibre(Point en dessous duquel la PAC n’est plus en mesure de fournir la chaleur nécessaire).

Cependant il est assez compliqué de coupler une PAC non adaptée avec un puits canadien car le débit d’air d’un PAC est bien trop grand (le débit du puits ne doit pas être trop élevée).

Si dans le même trou on rallonge le conduit du puits en ajoutant d’autres tuyaux en parallèle, la canalisation sera plus longue, on pourra donc augmenter le débit mais la perte de charge risque d’être trop importante.

Il faut donc que le trou creusé soit plus long, ce qui risque d’être plus couteux.

Avec des débits faibles et limités il vaut mieux récupérer l’énergie sur l’air rejeté et éventuellement chauffer 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, donc le renouvèlement d’air contrôlé à l’intérieur du bâtiment. C’est le cas du VMC double flux thermodynamique.

Dans tout les cas un puits canadien ne pourra qu’être bénéfique pour l’efficacité d’une PAC.

Pour améliorer la performance énergétique des bâtiments une solution efficace à laquelle on a recourt est la thermographie infrarouge qui se fait à l’aide d’une camera infrarouge.

La thermographie infrarouge est une technique de diagnostic qui met en évidence les déperditions thermiques d’un habitat. Elle permet de visualiser les déperditions de chaleur donc de détecter les défauts d’isolation.

Vous pouvez mesurer sans contact et à distance la température des différentes zones d’un objet(on l’applique pour des objets ayant une certaine taille).

Avec une camera infrarouge on détecte: la présence d’isolant, les défauts de mise en œuvre de celui-ci, les ponts thermiques, les défauts d’étanchéité à l’air, les infiltrations d’eau, les problèmes d’humidité et le parcours des tuyauteries.

Le point fort de cette technique est qu’elle traque tout ces défauts.

Cependant elle n’est pas à 100 % efficace car:

-La thermographie infrarouge ne s’applique pas aux surfaces transparentes.

-L’état de l’isolation des murs ne peut être déterminé lorsque des objets encastrés sont présents (Exemple: un meuble est placé devant un mur présentant une défaut d’isolation).

-Ses résultats fournis ne sont pas toujours précis.

Cette technique ne pourra donc jamais remplacer une étude thermique complète. On peut l’appliquer de face où de haut(à l’aide d’un avion ou d’un hélicoptère).

Les cameras infrarouges sont plus des traqueurs que des appareils de mesures de température.

Apres avoir atteint son record de PAC vendues en 2008, le marché des pompes à chaleur en France va continuer de décliner jusqu’à fin 2011 selon une étude menée par des experts analystes.

Les raisons:

-Une telle acquisition demande un certain investissement financier pour beaucoup de français dont le pouvoir d’achat est diminué par la crise.

-La réduction des aides de l’état.

Pour voir une reprise du marché, il faudra attendre 2012 et la mise en place de la réglementation thermique 2012.

Cette nouvelle réglementation imposera  une consommation d’énergie inférieure à 50 kWh/m²/an pour tous les logements neufs. Ce qui pourrait inciter les ménages français à acheter plus de pompes à chaleur. Cependant ce marché pourrait être en concurrence avec le marché d’autres équipements impliquant les énergies renouvelables comme les panneaux solaires (thermiques ou photovoltaïques).

Pour une pompe a chaleur donnée,on a une courbe de puissance(sur le graphique). C’est une droite croissante(la puissance fournie en fonction de la température).

Plus la température extérieure est élevée, plus la PAC est en mesure de fournir une meilleure puissance.

Une PAC plus puissante qu’une autre aura sa courbe au dessus de l’autre. En d’autre terme quelle que soit la température de dehors elle produira plus de chaleur.

Supposons qu’une PAC soit conçue pour assurer une température de confort de 20°C, comment trouver la durée de marche?

Si dehors il fait 8°C par exemple, la PAC va produire une puissance donnée(indiqué selon sa courbe) P, supérieure aux déperditions thermiques; cependant si la PAC fonctionne en permanence, on va avoir une température intérieure bien au dessus de 20°, ce qui est inutile et couteux. Elle n’a pas besoin de fonctionner tout le temps. Il existe donc un temps appelé durée de marche permettant de maintenir le local à la température souhaitée.

Comment trouver ce temps ?

On prend une sonde mesurant la température extérieure toute les 40 secondes et on calcule la moyenne de la température extérieure de la journée. Pour chaque jour, on obtient donc un couple de valeurs (température extérieure/durée de chauffe PAC), ces couples sont reportés sur un graphique.

En gros on obtient une droite de la forme D(durée de chauffe)=-axT(température extérieure)+C(constante) avec a, réel positif non nul. D et C sont en heures.

A quoi cela sert?

Supposons que l’on ait obtenu cette droite et que c’est D=-0.5xT+10, alors si pour un jour la température moyenne extérieure est de 5°C cela donne D=7,5heures.

Si à cette température, la PAC fournit 12KW, elle aura consommé 12×7,5=90 KiloWattheures. Pour un prix au KiloWattheure de 0.1 Euro, la facture   journalière s’élève donc à 0.1×90=9 Euros .

Note: à 20°c dehors, les besoins thermiques sont assurés mais le temps de marche de la PAC n’est pas nul, car celui-ci correspond au chauffage de l’eau chaude sanitaire.

Le crédit d’impôt est une aide reversée par l’état dans le but d’encourager les gens utiliser les énergies propres. Il concerne les équipements utilisant les energie renouvelables dont les pompes à chaleurs.

Cette aide a pour but d’une part de réduire la facture du client donc de rendre l’achat des PAC plus accessibles et d’autre part, d’aider les entreprises chargées de la vente et de l’installation à promouvoir.

Tout le monde peut en bénéficier( Il faut que ce soit la résidence principale qui soit concernée).

Les pompes à chaleur éligibles pour ce crédit sont: les PAC géothermales(puisant les calories du sol)(Le COP doit être supérieur ou égal à 3,3 pour une température d’évaporation de -5°C, et une température de condensation de 35°C), les PAC air/eau(Le COP doit être supérieur ou égal à 3,3 pour une température d’évaporation de +7 °C, et une température d’eau chaude de 30°C et 35°C au condenseur).

Les PAC air/air étaient éligibles pour ce  crédit, mais ne le sont plus depuis 2009.

Avant cette année là, il s’élevait à 40% mais il n’est plus que de 25%.

Le crédit d’impôt porte sur le prix des équipements et des matériaux, la mains d’œuvre n‘étant pas comprise.

L’installation doit être réalisée par une entreprise et une facture doit être établie pour les services fiscaux. Dans le cas ou on bénéficierait d’autres aides publiques(aide de la région, conseil général), le calcul du crédit d’impôt se fait sur la base de ces aides déduites(Par exemple, vous achetez une PAC à 9000 euros (hors main d’œuvre), la région vous offre 1000 Euros; si vous bénéficiez d’un credit d’impot de 25%, alors vous payerez (9000-1000)x0.25= 6000 Euros).

A noter qu’il ne peut excéder un certain plafond. Ce plafond dépend si la personne vie seule ou en couple et du nombre de personnes qu’elle a à charge.

Exemple: Dans un plancher chauffant, sachant que la température d’entrée est de 45°C et celle de retour de 35°C , quelle est la puissance fournie à la pièce à réchauffer si le débit volumique de l’eau est de 0.5 litres par secondes?

La puissance est donnée  par la formule P=Qm x C x(Ti-Tf), P est en Kilowatts,

Qm est le débit massique de l’eau en Kg/s,C la capacité calorifique massique en Kj/Kg/K, Ti la température d’entrée, Tf la température de sortie en Kelvin.

Qm=Mv( masse volumique de l’eau en Kg/m3) x Qv(debit volumique en m3/s).Ce qui fait ici Qm=0.0005  x 1000=0.5Kg/s.

L’eau a une capacité calorifique massique de 4.18 Kj/Kg/K,

ce qui fait une puissance egale à P=0.5 x 4.18 x(45-35)=20.9 Kilowatts.

Lorsque vous décidez d’installer une pompe à chaleur chez vous il y a un paramètre que vous devez prendre en compte: Le bruit (ou la nuisance sonore).Certaines PAC font du bruit, d’autres presque pas mais sont en contrepartie plus chères. Ce n’est pas la puissance acoustique mais la durabilité du bruit qui peut nuire au voisinage(surtout pendant la nuit). Quand vous achetez une PAC, il faut donc vérifier les informations concernant le bruit sur la fiche technique.

Comment évaluer la nuisance acoustique d’une PAC? Afin de savoir si le bruit de votre PAC est susceptible de déranger vos voisins, plusieurs critères sont à considérer:
Avez-vous beaucoup de voisins? Quelle est la puissance sonore produite par l’appareil que reçoivent vos voisins?

Si cela peut déranger alors il faut l’éloigner du voisinage. Dans la pratique, il y a une distance d’au moins 20 mètres à respecter entre un ventilateur de PAC aérienne et le voisinage. Sinon Il peut être nécessaire d’installer des dispositifs pour limiter la nuisance (écran antibruit, pose sur des plots anti-vibratiles, etc.).Une boîte en bois(ou chalet) peut egalement être installé autour de l’unité extérieure à condition qu’il y ait une distance d’au moins 3 mètres devant la machine pour que le froid puisse être rejeté et derrière la machine il faut qu’il y ait un espace de 50 cm minimum avec la boite en bois( pour que la  chaleur puisse etre extraite). Sans oublier de mettre un trou au fond de la boite de manière à ce que l’air de celle-ci puisse communiquer avec l’air en dehors.
Cela encoffrera la source sonore sans affecter l’efficacité de la pompe à chaleur.

L’Association Française pour les Pompes à Chaleur(AFPP)a publié le bilan 2009 du marché français des pompes à chaleur. Selon l’association, les ventes de PAC auraient reculé de 20 % l’an dernier dans l’Hexagone. En effet, elles sont passées de 150 000 à 12000 environ. Une chute qui fait suite à trois années de ventes records. Ce mauvais exercice s’expliquerait d’abord par les conséquences de la crise économique mais aussi par un phénomène de destockage massif et par la baisse du taux de crédit d’impôt. Optimiste, l’AFPAC prévoit néanmoins un retour prochain à la croissance comme l’explique Pierre Sabatier, son président : « Cette crise, même très dure, ne doit pas masquer une autre crise, structurelle cette fois, à laquelle nous serons confrontés tôt ou tard qui est la crise énergétique ».(source de l’article:cleantech republic)