Pompes à chaleur et RT 2012 : vers de meilleures performances…

Pompes à chaleur et RT 2012 : vers de meilleures performances…

La RT 2012 impose un niveau basse consommation pour tout bâtiment neuf ayant un permis de construire déposé après le 28 octobre 2011…





 

… pour les bâtiments tertiaires et à compter du 1er janvier 2013 pour le résidentiel. Déjà applicable dans le neuf depuis peu dans les bâtiments tertiaires, la RT 2012 prévoit le niveau BBC, soit un niveau de consommation en énergie primaire plafonné à 50 kWh(ep)/m2 par an et favorise l’utilisation des énergies renouvelables.

 

Elle impose ainsi une généralisation des techniques performantes, dont une amélioration des performances de 10 à 20% pour le chauffage, notamment par pompes à chaleur. C’est ainsi que le marché des PAC devra attendre les premières applications de la RT 2012 pour qu’un nouveau souffle reprenne.

 

En effet, la pose d’une PAC doit pouvoir générer une économie de 30 à 60% sur les dépenses énergétiques de chauffage selon le type de machine installé, par rapport à l’énergie utilisée avant la pose de la pompe.

 

Les installations de géothermie, du fait de leur meilleur CoP*, sont mieux placées comparativement aux pompes à chaleur aérothermiques. Ces dernières peuvent atteindre des CoP de 3, soit 3 kW restitués pour 1?kW absorbé, ce qui est toujours supérieur à des générateurs utilisant des énergies fossiles.

 

Rappelons que pour atteindre des performances énergétiques de qualité, tous les autres postes doivent être également traités.

 

* Coefficient de performance



AVIS D'EXPERT

 

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



« Les PAC : deux atouts majeurs »



« Rien n’est encore figé en ce qui concerne les systèmes de PAC qui seront pris en compte dans la RT 2012, notamment en raison des revendications fortes émises par l’Afpac et Uniclima à l’encontre des discriminations évidentes envers la PAC en générale et entre les différents types de machines.

 

Les solutions combinées ou hybrides ne sont pas établies en solutions standard et nécessitent encore un recours au fameux Titre V. La situation peut encore évoluer favorablement jusqu’à ce que les BET commencent à traiter les premiers dossiers d’ici septembre et qu’ils puissent fonctionner correctement avec le moteur de calcul.

 

Les pompes à chaleur ont des atouts évidents par rapport à la RT 2012… à condition que les machines ne soient pas obsolètes. La machine doit être au minimum NF PAC. Avec des machines bien caractérisées, on ob­serve que les PAC représentent 60% des solutions choisies dans les constructions BBC.

 

Il est clair que le premier atout des PAC en regard de la RT 2012 est celui des hautes performances énergétiques qu’elles offrent, certaines allant jusqu’à un CoP de 4,5, voire de 5 aujourd’hui. Leur deuxième atout majeur, mais non valorisé, est leur performance en termes de réduction d’émissions de gaz à effet de serre, pourtant déjà souligné par l’Ademe.

 

Aujourd’hui le grand oublié de la RT 2012 est en effet le CO2, alors que la RT est supposée relayer le Grenelle 1 et le Grenelle 2 et que l’on est en 2012 sans avoir atteint les objectifs fixés. En l’état actuel, les PAC sont mal valorisées dans les calculs concernant leur part EnR ».




 

Solution n° 1 : Géothermie avec capteurs horizontaux

 

 

Actuellement, en France, les PAC géothermiques les plus répandues sont celles à ­capteurs horizontaux. Elles sont moins coûteuses que les PAC à capteurs verticaux qui nécessitent une foreuse.

 

Les capteurs horizontaux sont des tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène installés en boucles enterrées horizontalement à faible profondeur, c’est-à-dire de 0,60 à 1,20m dans des tranchées de 50 m de linéaire, espacées de 50cm minimum.

 

Cette distance entre capteurs est importante est fixe un minima pour obtenir le moins d’interférences entre réseau et le meilleur coefficient de performance. La puissance prélevée dans le sol est approximativement 40 W/m², mais il s’agit là d’un ratio moyen qui dépend de la température  extérieure qui doit être inférieure ou égale à -10°C.

 

Du côté utilisateur, les réseaux sont ceux d’un chauffage classique plutôt basse température (plancher chauffant ou radiateurs).

 

A noter :

ces capteurs nécessitent de disposer d’une surface de terrain suffisante, soit environ de 1,5 à 2?fois la surface habitable à chauffer. Ainsi pour une maison d’environ 150 m2, le capteur occupera donc entre 225 et 300 m2 du jardin.

 

Aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée sur la zone géothermique. Le terrain doit être perméable à la pluie pour la reconstitution de la chaleur du sol.




 

Solution n° 2 : Géothermie avec capteurs verticaux

 

 

Cette technique est plus adaptée à une surface de terrain restreinte, mais est plus lourde à mettre en œuvre.

 

Les  capteurs verticaux sont constitués de deux tubes de polyéthylène formant un U installés dans un forage, jusqu’à 100m de profondeur, et scellés dans celui-ci. Cette géothermie offre des coefficients de performances excellents (de 4 et plus).

 

En effet, à partir d’une profondeur de l’ordre de 12mètres, le sol a une température relativement constante de 10°C, quelle que soit la saison, ce qui correspond à des conditions optimales pour utiliser le sol comme source de chaleur.

 

Comme pour les capteurs horizontaux, le principe est ensuite celui d’une pompe à chaleur eau/eau avec de l’eau glycolée qui circule en circuit fermé dans les sondes pour puiser les calories dans le sous-sol naturel. La puissance prélevée par des sondes verticales est de l’ordre de 50 W/m² par mètre de sonde.

 

A noter :

l’installation est relativement simple, exception faite du forage qui demande des permissions administratives, un vrai savoir-faire et une étude précise, donc un coût supérieur à la technique horizontale.




 

Solution n° 3 : Géothermie sur eau de nappe

 

 

Cette solution haute performance, pour des applications tertiaires ou similaires, est particulièrement intéressante pour le confort d’été.

La pompe à chaleur eau/eau utilise comme source de prélèvement l’eau de nappe phréatique. De très nombreuses constructions situées dans des zones les plus froides, comme en Alsace où la température extérieure de l’air est prise à –15°C, utilisent cette technique par captage et rejet dans la nappe phréatique, avec des rendements et COP supérieurs à 3.

 

Ici, la pompe à chaleur s’installe en local technique de préférence au sous-sol, et s’alimente coté évaporateur en hiver (et condenseur en été) via deux puits, un de captage et un de rejet. Il peut s’agir aussi d’un puits concentrique regroupant captage et rejet d’eau, l’un étant plus bas (captage) que l’autre (rejet).

 

A noter :

même en hiver, la température d’une eau de nappe se situe au moins entre +10?°C et +12?°C, température suffisante pour alimenter une pompe à chaleur coté évaporateur, pour le chauffage d’une construction ou la préparation d’eau chaude sanitaire : il n’existe plus de risque de gel et l’on travaille toute l’année avec un CoP garanti sans besoin d’appoint par une énergie annexe.




 

Solution n° 4 : Aérothermie

 

 

Il s’agit de solutions simples à mettre en œuvre, qui récupèrent les calories de l’air ambiant, s’adaptent à de nombreuses situations, mais nécessitent des conditions extérieures précises.

 

Les PAC aérothermiques peuvent convenir dans une maison individuelle, neuve ou ancienne

 

L’air est une source de chaleur facilement exploitable, sans capteur à installer et sans autorisation spéciale : la masse thermique de l’air atmosphérique est très importante et constitue un potentiel énergétique élevé qu’il est possible de valoriser grâce à la pompe à chaleur air / eau, ou la pompe à chaleur air/air.

 

La pompe à chaleur air/air, plus assimilée à un climatiseur réversible, laisse le plus souvent la place à la pompe à chaleur air/eau qui peut transmettre la chaleur à un réseau d’eau chaude.

 

Que cette eau chaude serve au chauffage ou à la production d’eau chaude sanitaire (ou au réchauffage de l’eau de piscine), la pompe à chaleur bénéficiera toujours de CoP supérieur aux énergies traditionnelles, à condition que les températures extérieures ne soient pas trop froides.

 

A noter :

attention au choix de l’emplacement extérieur par rapport au voisinage : on peut ici soit éloigner la pompe à chaleur du voisin, soit intercaler un écran acoustique entre celle-ci et le voisinage ou encore choisir un emplacement qui bénéficie d’un écran acoustique naturel du terrain.

 

Pour votre client lui-même, la PAC ne sera pas placée à proximité de fenêtres de chambres, salle de séjour, ou face à une terrasse.

 

Enfin, il est préférable d’installer une PAC à air sur une face ensoleillée plutôt que sur une face nord en permanence à l’ombre, afin de bénéficier de l’effet ensoleillement au moins lors des périodes de dégivrage.




 

Solution n° 5 : La PAC en relève de chaudière

 

 

Une pompe à chaleur air/eau peut être intégrée à une installation de chauffage central existante, ce qui permet d’économiser du combustible et de limiter les rejets nocifs de combustion.

 

Durant la plus grande partie de l’hiver, la PAC fonctionne dans ce cas en priorité tant que son rendement est acceptable, c’est-à-dire au dessus d’un seuil de température extérieure.

 

En pratique, pour toutes les températures extérieures supérieures à une valeur comprise entre 0 et 5°C environ (température d’équilibre), elle fonctionne seule. Pour les températures extérieures plus basses, la chaudière vient prendre le relais en fournissant le complément.

 

Elle permet donc de ne consommer le combustible qu’aux périodes les plus froides, qui représentent en France un nombre de jours restreints. Contrairement à une chaudière à combustible qui peut monter la température d’eau à près de 90°C, une pompe à chaleur voit sa limite haute se situer à environ 55°C.

 

Pour ces raisons, il est indispensable de vérifier l’écart de température entre l’entrée et la sortie d’eau de chauffage de la pompe à chaleur. Cette dernière est en effet conçue pour fonctionner avec un écart de 5 à 7°C, alors que l’installation existante travaille avec un écart de l’ordre de 15 à 20 °C.

 

Il faut donc installer un ballon tampon pour séparer les circuits d’eau. L’installation d’une pompe à chaleur peut aussi entraîner une modification de la puissance électrique souscrite ou un changement de branchement qui, de monophasé, devrait devenir triphasé.

 

A noter :

sans entraîner de perte de confort, une PAC en relève permet de réduire d’environ 40?% à 50?% la facture énergétique, tandis que votre client bénéficie en permanence de deux sources d’énergie parfaitement indépendantes.

 

 

INFO PRATIQUES

 

Permissions nécessaires pour les forages verticauxPour l’étude et la réalisation des forages, il est nécessaire de faire appel au BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières), qui connait la qualité et les capacités des nappes souterraines, à la Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (DRIRE) de  la région concernée ou auprès de la préfecture du département, l’installation étant soumise, selon la région, à déclaration ou à autorisation préalable.

 

 

Source : batirama.com / Michèle Fourret
 

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3 Commentaires


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  • par N. Teissier du Cros
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Les lecteurs intéressés par un rapprochement entre écologie et économie seraient heureux d’apprendre que : - concilier une installation de chauffage à distribution traditionnelle (radiateurs à eau) avec une solution de pompe à chaleur c’est interdire à celle-ci de fonctionner avec un COP (*) remarquable ; - en effet le COP d’une pompe à chaleur dépend des températures côté condenseur (libération des calories) et côté évaporateur (recueil des calories) ; plus elle diffèrent plus le COP s'effondre or dans le cas des pompes à chaleur indirectes un liquide caloporteur intermédiaire contraint à augmenter cette différence ; ceci éclaire l’avantage des pompes à chaleur directes (principalement aérothermiques) ; - les tests comparatifs normalisés effectués par laboratoires indépendants font ressortir que le COP de certains modèles aérothermiques dépasse 6 là où celui d'autres n'atteint pas 3 ; - l’intérêt des performances est mésestimé par nos fabricants français, d’autres marques se sont positionnées sans négliger ce critère là ; c'est à l'utilisateur final de donner l'exemple en achetant «éclairé» dès aujourd'hui (les fabricants français suivront). Avec mes sincères salutations, Nicolas Teissier du Cros (*) COP : «coefficient de performance», c'est à dire le rapport entre l'énergie mise à disposition (pour les locaux), et l'énergie consommée. (texte limité à 1500 caractères, 3e partie sur 3)


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  • par N. Teissier du Cros
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N'oublions pas qu'aucun combustible (pas même les pellets) ne permet de faire descendre le prix de l'énergie de chauffage en-dessous de 50% de celui de la génération thermique par «effet Joule» ; et que “énergie électrique délivrée chez l'utilisateur final” et “énergie consommée dans les centrales de production” sont dans un rapport de 2,6 (à cause des rendements) ; c'est à dire que sur un plan écologique l'usage thermique de l'énergie électrique commence à devenir intéressant lorsque la technologie employée permet de consommer 2,6 fois moins d'électricité que par la technologie à «effet Joule» ; dans ce cas la solution serait à la fois : - moins chère que tout système de production à combustion individuelle ; - pleinement réductrice des consommations en énergie primaire à production collective, c'est à dire moins polluante que toute autre solution. C'est donc à partir d'un COP (*) de 2,6 que la pompe à chaleur se distingue par rapport aux autres génératrices thermiques individuelles, et que chaque point supplémentaire gagné sur ce COP devient fondamental (il détermine des années de consommation et de pollution «supérieures» ou «inférieures»). Avec mes sincères salutations, Nicolas Teissier du Cros (*) COP : «coefficient de performance», c'est à dire le rapport entre l'énergie mise à disposition (pour les locaux), et l'énergie consommée. (texte limité à 1500 caractères, 2e partie sur 3)


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  • par N. Teissier du Cros
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Merci à l'auteur de parler de pompes à chaleur et de performances ; je suis cependant frappé de voir l'extraordinaire inertie qui domine dans nos articles d'information quand il s'agit de laisser connaître le réel potentiel des pompes à chaleur aérothermiques ; ainsi à leur sujet, même ici dans cet article : - on laisse attendre un COP (*) de 3, en précisant que d'autres technologies (par exemple géothermique) permettraient des performances supérieures (alors que le COP de la pompes à chaleur aérothermique peut être bien supérieur)  ; - et l'on présente la solution air/eau comme une alternative intéressante (alors qu'elle a pour effet de faire s'effondrer le COP). Mais comment peut-on omettre de circonstancier et indiquer les critères ? Avec mes sincères salutations, Nicolas Teissier du Cros (*) COP : «coefficient de performance», c'est à dire le rapport entre l'énergie mise à disposition (pour les locaux), et l'énergie consommée. (texte limité à 1500 caractères, 1e partie sur 3)

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