Pompes à chaleur : l’air, l’eau ou le sol ?

Pompes à chaleur : l’air, l’eau ou le sol ?

L’eau, l’air ou le sol sont sources d’énergie naturelle gratuite et inépuisable. Alors profitons-en à l’heure ou d’autres sources d’énergies font tant parler d’elles.





 

Le gaz, le pétrole ou le nucléaire pour le chauffage de nos maisons, autant de solutions qui sont sous les feux de l’actualité pour leur coût d’exploitation ou la sécurité de leur outil de production même.

 

D’autres possibilités s’of­frent à nous pour le chauffage et la climatisation des logements. L’eau, l’air ou même la terre permettent de puiser l’énergie nécessaire au fonctionnement des pompes à chaleur pour le chauffage des bâtiments. Mais que choisir ?

 

Mise en œuvre simple

 

La géothermie et l’aérothermie sont deux solutions possibles. La première peut se faire à travers des captages géothermiques de surface, à faible profondeur dans nos jardins ou carrément en pénétrant les entrailles de la terre.

 

La seconde permet une mise en œuvre simplifiée sans grands travaux de terrassements annexes, mais en faisant tout de même attention à l’environnement proche et à ne pas polluer le voisinage par des nuisances acoustiques ou visuelles. Alors on va chercher des calories dans le sol, l’air ou l’eau??

 

Promenade en trois dimensions dans notre proche environnement.

 

 

AVIS D'EXPERT

 

David Bonnet
Président de l’AFPAC, Association Française
pour les pompes à chaleur


« Formez-vous…»



« Avant tout, le professionnel doit connaître les besoins de son client et faire un état des lieux de son habitation dans le cas d’une rénovation. En neuf, il est facile de calculer les déperditions et de savoir vers quelle machine s’orienter.

 

Faire le bilan thermique est donc essentiel, comme  connaître les habitudes de son client (horaires d’occupation, nombre d’habitants, température désirée, consommations d’eau chaude sanitaire…) et bien apprécier la compatibilité des corps de chauffe existants avec le matériel à installer.

 

Ensuite il faut choisir un matériel certifié NF PAC, ce dernier garantissant les performances de la pompe à chaleur en termes de Coefficient de performance et d’acoustique. Il faut aussi une mise en œuvre de qualité effectuée par un professionnel formé.

 

Les clients sont de plus en plus curieux, s’informent et savent maintenant qu’ils ont tout intérêt à passer par des installateurs agréés QualiPAC. Ces derniers sont d’ailleurs recensés sur le site de Qualit’EnR*.

 

C’est toutefois une démarche volontaire qui demande un minimum d’investissement dans un cursus de formation d’une semaine dans un des 20 centres de formations agréés, au terme duquel un examen valide les connaissances et délivre cette fameuse qualification QualiPAC.

 

C’est un gage de professionnalisme qui rassure les clients et qui les garantit d’une mise en œuvre soignée de leur pompe à chaleur ».

*www.qualit-enr.org




 

Solution n° 1 :  Le sol : la géothermie, star des pavillons !

 

 

Très en vogue ces dernières années, la pompe à chaleur (PAC) sur capteurs enterrés représente une solution compatible et intéressante avec le chauffage d’une maison ­individuelle.

 

C’est à travers des capteurs enterrés constitués de boucles ou spirales de tuyauteries, dans lesquelles circule un fluide frigorigène que l’on peut prélever la chaleur présente dans le sol. En associant ce captage à une pompe à chaleur, on a la possibilité d’amener cette énergie prélevée à une température compatible avec une installation de chauffage.

 

Comme pour toute autre solution de ce type de machine thermodynamique, elle nécessite une solution d’appoint pour faire face aux conditions extrêmes de fonctionnement (températures extérieures très basses et prolongées).

 

On distingue deux modes de captage, la solution horizontale ou verticale.

  • La solution horizontale

    est composée de tubes en cuivre ou en polyéthylène enterrés à une profondeur située entre 60 cm et 1,20 m. La surface nécessaire de captage représente 1,5 à 2 fois la surface à chauffer, si l’on veut combattre les déperditions de l’habitation.

 

Cela impose donc d’avoir un terrain suffisant pour recevoir un captage horizontal. La mise en œuvre demande à respecter un certain nombre de principes car dérouler plusieurs centaines de mètres dans le sol pourrait vite tourner au fiasco !

 

Les boucles doivent être distantes d’au moins 40 cm pour ne pas prélever trop de chaleur dans le sol. Elles doivent aussi se trouver à plus de 3 m des fondations, d’un puits, d’une fosse septique ou d’un réseau d’évacuations et à au moins 2 m des arbres.

 

Au-dessus du capteur, la surface doit être perméable pour permettre au soleil et à l’eau d’infiltration de réchauffer les couches superficielles du sol. Enfin, au moment du remblaiement, il faut être prudent afin d’éviter d’endommager les tubes préalablement positionnés dans le sol.

 

  • La solution verticale

    ne nécessite pas un terrain étendu pour être envisagée, mais elle reste plus onéreuse. Elle peut être envisagée pour chauffer des maisons individuelles, mais aussi des petits ensembles de logements collectifs ou de bureaux qui n’ont pas beaucoup de terrain.

 

Il s’agit de procéder à un forage dans le sol afin de positionner un double tube en U en polyéthylène et où circule en circuit fermé une solution d’eau et d’antigel. Le forage peut atteindre des profondeurs importantes, plus de 100 m parfois.

 

La puissance prélevée en capteurs enterrés verticaux est d’environ 50 W/m de profondeur. En logement neuf, il faut prévoir un mètre de profondeur forée pour un m2 de surface à chauffer. Si on est limité par la profondeur, on peut multiplier les forages qui doivent être éloignés d’au moins 10 m.

 

Enfin, pour tout forage il est impératif de faire appel à une entreprise spécialisée recensée par le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), et de respecter les procédures administratives concernant la protection des sous-sols.


Intérêts :

les températures sous terre restent stables quelle que soit la saison.

Limites :

impose une surface de terrain importante. Le coût d’un forage peut effrayer le client.




 

Solution n° 2 : L’air : facile à mettre en œuvre

 

 

En logement individuel neuf ou ancien, les pompes à chaleur travaillant sur l’air ­extérieur sont une solution adéquate pour récupérer et utiliser cette source d’énergie naturelle.

 

En mode chauffage (l’hiver), la PAC prélève la quantité de chaleur présente dans l’air extérieur et élève sa température à un seuil compatible avec le chauffage d’un logement. Une pompe à chaleur est dimensionnée pour couvrir 60 à 75 % de la puissance nécessaire pour la température de base dans les conditions extérieures les moins favorables.

 

 

C’est dans les cas extrêmes que son coefficient de performance (Cop) se dégrade, mais reste supérieur à 2 avec une température extérieure de -7 °C et fonctionnant avec un plancher chauffant.

 

 

  • La solution PAC + appoint

    concerne des PAC fonctionnant jusqu’à des températures extérieures supérieures à -20 °C. Au-delà, elle s’arrête et le chauffage est alors assuré par un complément nécessaire, l’appoint. L’ensemble de cette solution technique (PAC + appoint) permet de couvrir 95 % des besoins en énergie d’une habitation.
  • La solution PAC réversible

    est intéressante en été : le matériel peut aussi produire du froid. Il est alors possible de rafraîchir un lieu en puisant la chaleur à l’intérieur du logement, par exemple, et de la rejeter vers l’extérieur. Ce mode de fonctionnement n’est pas envisageable si l’on a des radiateurs.
  • La mise en œuvre est simple :

    une PAC peut être monobloc, installée à l’extérieur ou à l’intérieur de ­l’habitation, ou composée de deux éléments séparés. Son positionnement ne doit pas provoquer de gêne visuelle ou acoustique pour les habitants mais aussi pour le voisinage. Si on la positionne à l’intérieur, alors il sera indispensable de prévoir des conduits d’amenée d’air neuf et de rejet d’air vicié vers l’extérieur.

 


Intérêts :

ne nécessite aucun travaux extérieurs. Facilité de mise en œuvre. Réversibilité possible.

Limites :

attention aux nuisances sonores et visuelles.




 

Solution n° 3 : L’eau : un fonctionnement au maximum du Cop

 

 

Adaptées aux installations du secteur tertiaire, les PAC sur eau de nappe phréatique (ou lacs, ou cours d’eau) ­permettent d’alimenter des installations de chauffage et de climatisation de fortes puissances.

 

Ces PAC ont l’avantage de garantir des coûts d’exploitation réduits tout en nécessitant un investissement légèrement inférieur à la solution sur capteurs enterrés verticaux. L’eau est alors prélevée dans une nappe phréatique d’eau souterraine existante et accessible, ou bien, dans quelques rares cas, dans un lac ou un cours d’eau.

 

Il faut juste s’assurer de l’existence d’un débit suffisant tout au long de l’année. La faible variation de température des nappes souterraines offre aux pompes à chaleur la possibilité de fonctionner à leurs performances optimales (Cop maxi) indépendamment de la saison.

 

Côté mise en œuvre, on distingue deux possibilités. L’installation peut fonctionner avec un seul puits de production ou avec deux forages, soit un puits de production et un puits d’injection.

 

Dans le premier cas, l’eau de nappe est rejetée en surface (réseau d’évacuation d’eaux pluviales, plan d’eau ou rivière), et dans le second elle est rejetée dans la nappe souterraine d’origine.

 

Autre possibilité, la solution de pompe à chaleur sur eau de surface. Elle a le mérite d’exister mais est encore la moins répandue au monde dans la famille des PAC géothermiques. En effet, l’eau de surface est moins stable en termes de température que le sol ou l’eau d’une nappe phréatique.

 

Alors on peut toujours dérouler des mètres de tubes au fond d’un étang ou d’une rivière mais le succès n’est pas garanti à 100% !

 

Intérêts :

coûts d’exploitation faibles

Limites :

investissement important

 

 

INFOS PRATIQUES

 

Quel système d’émission ?

 

  1. Le plancher chauffant

    se met en œuvre dans une chape de ciment et se compose de serpentins de tubes en cuivre ou polyéthylène dans lesquels circule de l’eau chaude ou froide. L’hiver, la chaleur de l’eau se diffuse dans les tubes à travers la chape, celle-ci rayonnant vers les parois, corps et objets avec pour effet de réchauffer l’air ambiant. L’été, il absorbe la chaleur de l’habitation et procure un rafraîchissement grâce à un abaissement de température de 3 à 4 °C par rapport à la température extérieure. Cette quantité de chaleur est alors rejetée vers l’extérieur grâce à la pompe à chaleur.
  2. Les ventilo-convecteurs

    fonctionnent sur le même principe que des radiateurs, avec en plus un ventilateur de soufflage qui permet une meilleure diffusion de la chaleur ou de la fraîcheur. Ils autorisent une régulation pièce par pièce et filtrent l’air intérieur du logement en le déshumidifiant en été.
  3. Le système centralisé

    à air fonctionne à travers un réseau de conduits aérauliques en mode froid ou chaud suivant la demande. L’air neuf introduit dans le logement est réchauffé ou refroidi à travers l’unité intérieure, puis est réparti dans les différentes pièces via des gaines et des bouches de soufflage. L’air est ensuite repris par des grilles d’extraction, filtré puis renvoyé à l’unité intérieure pour un nouveau cycle. On peut moduler le débit d’air dans chaque pièce grâce à des registres motorisés.
  4. Les radiateurs basse température

    fonctionnent suivant le même principe que les ventilo-convecteurs à cela près qu’ils ne peuvent assurer que le chauffage des pièces. Le rafraîchissement n’est pas possible. Si l’on est en existant il faut impérativement vérifier que les radiateurs sont suffisamment dimensionnés pour fonctionner avec la température de sortie d’eau fournie par une pompe à chaleur neuve.

 

Quelles aides financières ?

 

  • Pompe à chaleur (autre que air/air) dont la finalité essentielle est la production de chaleur, sauf les PAC géothermiques = 22%
  • Pompe à chaleur géothermique dont la finalité essentielle est la production de chaleur = 36%
  • Pompe à chaleur thermodynamique (autre que air/air) = 36%
  • Pose de l’échangeur de chaleur souterrain ses Pompes à chaleur géothermiques = 36%


Attention ! Les pompes à chaleur air/air (type multisplits) ne sont plus éligibles au crédit d’impôt
depuis le 1er janvier 2009.



Source : batirama.com / Laurent Denovillers

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