Pompes à chaleur air-air-eau eau-eau aérothermie géothermie

Sommaire

La géothermie à « très basse énergie » (moins de 30 °C) permet de récupérer de la chaleur à une profondeur très faible. À 60 cm, la température n’est pas suffisante pour assurer le chauffage aussi il faut donc faire appel à une pompe à chaleur.

Récupérer l'énergie gratuite* et inépuisable

S’en servir pour le chauffage, c’est possible grâce aux pompes à chaleur qui sont des équipements qui permettent d’économiser les énergies fossiles tout en limitant théoriquement nos rejets de gaz à effet de serre. Il en existe plusieurs types, qui puisent la chaleur soit dans l’air (pompes aérothermiques), soit dans le sol ou l’eau des nappes phréatiques (pompes géothermiques). Il existe plusieurs types de pompes à chaleur : AIR/AIR, AIR/EAU et EAU/EAU. (aérothermiques et géothermiques).

* si l'on ne tient pas compte de l'électricité qu'il faut produire et consommer.

Différents types pompes à chaleur

Le principe de pompe à chaleur. Schéma Picbleu®

Les pompes à chaleur AIR /AIR

Récupèrent les calories dans l’air et les redistribuent par de l’air, appelé aussi climatisation réversible, Split ou système gainable.

Les pompes à chaleur AIR /EAU

Récupèrent les calories dans l’air et les redistribuent par un circuit d’eau (plancher chauffant, aérotherme, radiateur basse température ou Ventilo-convecteur). (Sens AIR / EAU). 2 : Récupèrent les calories dans l’eau (puits, forage, eau de ville, bassin ou plan d’eau) et les redistribuent par un circuit d’air. (Sens EAU / AIR)

Les pompes à chaleur EAU/EAU

Récupèrent les calories dans l’eau et les redistribuent par un circuit d’eau (plancher chauffant, appareil soufflant, aérotherme, radiateur basse température ou Ventilo-convecteur). 3 : Source de récupération des calories (puits ou forage).

La pompe à chaleur géothermique

Thermodynamique (appelée improprement géothermie) : récupèrent des calories dans la terre (Source de récupération issue des infiltrations d'eau pluviale et du réchauffement solaire dans la terre) et les redistribuent par un circuit d’eau (plancher chauffant, aérotherme, radiateur basse température ou Ventilo-convecteur). Le lieu dans lequel sont transmises les calories est constitué par un circuit d’eau. 5 : Plancher chauffant à très basse température couvrant la zone habitable. GLYCOLEE : La source de chaleur est l’eau additionnée de glycol.

Types de bâtiments adaptés

Pour l'implantation de pompes à chaleur, différents types de PAC peuvent être installés sur les logements anciens ou à construire :

• Sur bâtiments neufs
• Sur bâtiments existants : en rénovation complète (plancher), à condition d'avoir une isolation parfaite.
  
  

Les différents types de pompes à chaleur AIR/AIR, AIR/EAU et EAU/EAU.

Source froide - Captage dans le milieu naturel
Source chaude - Restitution dans le bâtiment

* Pompe à chaleur hydrothermique qui récupère les calories dans l'eau (nappe phréatique, rivière, étang)
** Pompe à chaleur géothermique capte la chaleur du sol (sondes verticales)
*** Pompe à chaleur géothermique capte la chaleur du sol (capteurs horizontaux)

Unité extérieure d'une pompe à chaleur air/air exposée aux intempéries donnant un aspect peu esthétique à la façade. Photo Picbleu®

Pompes à chaleur déconseillées

Les pompes à chaleur déconseillées : les modèles air/air.

Cet autre système de chauffage électrique, ces pompes à chaleur sur air n'ont pas besoin de circuit de captage, ce qui constitue leur attrait principal. Mais, comme l'air contient peu de calories, il faut en aspirer de grands volumes, causant du bruit (l’une des sources de litiges concernant le voisinage) et le rendement n'est pas intéressant pour les modèles dont le COP est inférieur à 3.3.

De plus, l'air brassé contient toutes les poussières et polluants en suspension. Les particules fines pénètrent profondément dans les bronches profondes. L'air chaud pulsé n'est pas aussi confortable que des radiateurs ou plancher chauffant à eau chaude.

Avantages pompes à chaleur sur air

• Économie d’énergie et climatisation dans certains cas : usage possible dans des régions à climats très doux : Sud est de la France.(en faisant abstraction de la pollution engendrée par l’usage de la climatisation en été période pendant laquelle les cours d’eau sont au plus bas et des fluides frigorigènes influant sur la couche d’ozone. Exemple : Pour un compresseur de 1000W consommé, la puissance restituée est de 3500W en moyenne d’où un gain de 2500W.
  
  

Inconvénients pompes à chaleur air

Le COP se dégrade à l’approche de + 5 ° et à 0 °, le givre s’installe sur l’appareil nécessitant un dégivrage par une résistance électrique (comme dans un réfrigérateur) système consommateur d’énergie.
Le bruit continuel est une source de discorde avec le voisinage.
Les performances de ces appareils demandent une résistance électrique d’appoint.
Beaucoup de modèles ont un COP théorique inférieur ou égal à 3.3 % insuffisant pour assurer un rendement correct.

Dispositif captage pompes à chaleur

Il existe 2 types de capteurs pour récupérer l’énergie :

1. les capteurs horizontaux sont des tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène. Ils sont enterrés et leur parcours forme des boucles. Ils doivent être espacés d’environ 60 cm.
2. les capteurs verticaux ou sondes géothermiques sont des tubes de polyéthylène formant un U installés dans un forage, généralement jusqu’à 80 m de profondeur et scellés dans celui-ci par du béton.
   
   

Les capteurs horizontaux des pompes à chaleur géothermiques

Avantages

• Pour 1 kWh d’électricité consommé, la pompe à chaleur restitue de 3 à 4 kW/h en fonction des modèles et de l’écart de température.
• Le coût des capteurs et installation est moins onéreux que pour les capteurs verticaux. (85 à 135 € HT/m2 chauffés).
• La mise œuvre est simple.
• Il n’y a pas de rejet et donc pas besoin d’un conduit d’évacuation.
  
  

Inconvénients

• Le prix de l’installation est relativement onéreux 85 à 135 € par m2 chauffé et est fonction des caractéristiques et des performances des appareils. Un réseau de tubes est enterré à environ 60 centimètres du sol de votre jardin sur une surface une à deux fois plus importante que la surface habitable de votre maison. Il faut avoir un terrain de taille suffisante. Il n’est pas possible de planter des arbres à proximité de ce réseau. Attention, l’avantage de la réversibilité peut devenir coûteux et anti écologique si elle est utilisée abondamment pendant l’été et les périodes de mi-saison.
• Les capteurs demandent de la place : pour 120 m2 chauffés, il faut 200 à 300 m2 de capteurs.
• La pose du réseau de tubes enterrés nécessite des travaux de génie civil (terrassement, déplacement de volumes de terre, etc.).
• Coût du génie civil : - 1500 € pour une maison neuve. 4500 € pour une maison en rénovation.
• Ce type de capteurs ne convient pas à tous les types de terrains (nécessité de combler avec de la terre rapportée).
• Obligation parfois au bout de quelques années de fonctionnement de décaper le terrain surplombant et entourant les capteurs enterrés pour remplacer la terre qui subit un phénomène de calcification.
  
  

Les capteurs verticaux des pompes à chaleur géothermique

Avantages des capteurs verticaux.

• Il n'est pas utile de posséder une grande surface de terrain car un forage d’une profondeur de 70 à 100 mètres est réalisé dans le jardin afin d’y insérer des tubes.
• Le COP est plus élevé. COP Coefficient de performance énergétique d'une pompe à chaleur.
  
  

Inconvénients des capteurs verticaux.

• La recherche d'une nappe phréatique peut nécessiter plusieurs forages.
• Le coût est élevé : de 70 à 120 € HT/m de forage, en fonction de la nature du sol (7000 à 12000 euros pour 100 mètres carrés, à multiplier si le forage n'a pas un débit suffisant).
• Obligation d’une étude sérieuse de l’eau de forage pouvant générer au bout de quelques années des dysfonctionnements ou une dégradation des échangeurs (eau calcaire, ferrugineuse ou chargée, etc.).
  
  

Avantages et inconvénients PAC

Avantages de chaque système de pompe à chaleur.

AIR / AIR (Split ou multiSplit)

• Mise en œuvre facile, maintenance et accès simplifié, une régulation par unité, modulable, pas de gros travaux, économie d’énergie importante.

AIR / EAU

• Mise en œuvre facile, adaptabilité sur plancher existant, performance intéressante, économie d’énergie importante.

AIR / EAU et EAU / EAU

• Performance et rendement très intéressant, pas de bruit à l’extérieur.
  
  

Inconvénients de chaque système de pompe à chaleur.

AIR / AIR (Split ou multiSplit)

• Performances très variables selon les modèles, bruit de soufflerie, esthétique selon les modèles.
• Pollution par germes pathogènes de l’unité extérieure et système de distribution intérieur demandant une grande vigilance et un entretien annuel obligatoire par professionnel spécialiste.
  
  

AIR / EAU

• Performance inférieure au modèle eau/eau ou terre/eau selon modèle, une seule régulation.
• Esthétique des échangeurs extérieurs.
• Pollution par germes pathogènes de l’unité extérieure et système de distribution intérieur demandant une grande vigilance et un entretien annuel obligatoire par professionnel spécialiste.

AIR / EAU et EAU / EAU

• Mise en œuvre compliquée.
• Consommation d’eau très élevée.
• Maintenance complexe et d’un coût élevé.
• Impossibilité d’installation selon qualité de l’eau, car risque d’encrassement ou de dégradation rapide des échangeurs.
• Esthétique des échangeurs extérieurs.
• Pollution par germes pathogènes de l’unité extérieure (pour les passants) et système de distribution intérieur demandant une grande vigilance et un entretien annuel obligatoire par professionnel spécialiste.
• Obligation d’une demande pour la pose d’une unité visible sur la voie publique.

Synthèse sur les pompes à chaleur

Les coûts d'investissement et de fonctionnement, sur le tableau de synthèse ci-dessous sont rapportés au mètre carré chauffé. Ils sont tirés de la documentation de l'ADEME. Le prix des machines seules est une péréquation extraite d'une moyenne des tarifs sur les catalogues de fabricants de pompes à chaleur.

Les pompes à chaleur (PAC) ont un impact sur le réseau de distribution électrique

Plus le différentiel entre la température de la source de chaleur et la température souhaitée à l'intérieur des logements augmente, plus la pompes à chaleur (PAC) aura besoin d’électricité (en particulier pour les PAC aérothermiques ayant recours à un appoint effet Joule). La capacité du réseau électrique dans certaines régions est à prendre en considération afin de privilégier d’autres modes de chauffage pour ne pas peser davantage sur le réseau.

Conclusion sur les pompes à chaleur

Les pompes à chaleur dans leur version pompes à eau ou à sol qui sont mises en avant par les énergéticiens et fabricants comme systèmes « écologiques » sont intéressantes sur le bilan strict de la consommation chez l’usager à l'heure actuelle mais il faut cependant nuancer les avantages des pompes à chaleur en étudiant le bilan global qui démontre qu’elles ne sont malheureusement pas exemptes de défauts :

• 1) Le prix de l'investissement est coûteux et même si des abaissent le prix final, l'amortissement est long et risque d'avoir la même durée que le matériel : il ne faut pas oublier qu'une pompe à chaleur n'est un gros « frigo inversé » dont l'unité extérieure est soumise aux aléas climatiques et avec une durée de vie limitée.
• 2) Selon le magazine consumériste Que Choisir, leur mise en œuvre demande des compétences que peu d’entreprises possèdent. En effet, de nombreux dysfonctionnements dus à des entreprises non qualifiées sont générateurs de dérives et de conflits et occupent de plus en plus les associations de consommateurs et cabinets d’avocats (étude d’eau non réalisée, fonctionnement anormal, températures de chauffe insuffisantes, panne, coût, etc.).
• 3) Le CO2 est le 2ème gaz à effet de serre, le 1er est la vapeur d'eau et l'industrie nucléaire Française consomme 19 milliards de m3 d'eau par an.
• 4) L'uranium polluant à l'extraction et à l'utilisation (pollution de l'environnement) dont les déchets irradiés non recyclables sont stockés pour des milliers d'années.
• 5) Les risques d'une catastrophe nucléaire.

Primes économie d'énergie & isolation

Les fluides frigorigènes ont un impact sur l'effet de serre. Les pompes à chaleur réversibles incitent les usagers à consommer de l’électricité pour la climatisation au moment des fortes chaleurs en été, mais aussi en mai, juin, septembre et octobre, mois représentant 43 % de la consommation annuelle, augmentant par le fait la facture énergétique et environnementale. Elles participent à l’effet de serre, car elles emploient des fluides frigorigènes à pouvoir réfléchissant, les produits suivants : le fréon (fréon 22 CHF2 C1, R11, R502) l’ammoniaque, le dioxyde de soufre ou le dioxyde de carbone ont été abandonnés et remplacé par des arcanes* qui ne sont également pas sans impact sur l'environnement car étant de puissants gaz à effet de serre.

Les polluants atmosphériques extérieurs et intérieurs

Le prix de l'électricité est amené à augmenter de façon substantielle. Les pompes à chaleur fonctionnent par compression et sont grosses consommatrices d’électricité. L'Angleterre et l'Irlande ont eu des augmentations du prix de leur électricité respectivement de 54 % et 45 % après la libéralisation des tarifs de l'énergie.

L'électricité chère va augmenter