Performance et consommation
énergétique
Pour fonctionner, le compresseur de la pompe à chaleur géothermique
doit être entraîné par un moteur électrique. L’électricité consommée
est cependant bien utilisée puisque pour 1 kWh consommé, la maison
reçoit l’équivalent de 3 à 5 kWh de chaleur.
Cependant, il faut tenir compte aussi de la consommation d’énergie
électrique nécessaire au fonctionnement d’auxiliaires (ventilateurs
pour les ventilo-convecteurs, pompe de circulation pour le plancher
chauffant et éventuellement pour faire circuler l’eau dans les
capteurs enterrés). En tenant compte de ces consommations
électriques supplémentaires, une pompe à chaleur bien dimensionnée
permet quand même une économie allant jusqu’à 60% d’une facture de
chauffage traditionnel.
La pompe à chaleur est à ce jour l’un des systèmes de chauffage le
plus économe.
La performance énergétique d’une pompe à chaleur se traduit
par le rapport entre la quantité de chaleur produite par celle-ci et
l’énergie électrique consommée par le compresseur. Ce rapport est le
coefficient de performance (COP) de la pompe à chaleur.
Les différents types de pompe à
chaleur – où la pompe à chaleur puise-t-elle la chaleur à
La température de la source de chaleur de la pompe à chaleur est le
facteur déterminant de son rendement énergétique et son choix est
dès lors primordial.
Parmi les sources de chaleur les plus courantes nous identifions le
sol avec les capteurs horizontaux ou verticaux (aussi appelé sonde
géothermique verticale), l’eau de nappe et l’air extérieur.
Les
capteurs horizontaux sont des tubes de polyéthylène ou de
cuivre gainés de polyéthylène. Ils sont installés en boucles
enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,6 à 1,2 m). Dans
ces boucles circule en circuit fermé de l’eau additionnée d’antigel.
La longueur totale des tubes dépasse plusieurs centaines de mètres.
Ils sont repliés en boucles distantes d’au moins 40 cm, pour éviter
un prélèvement trop important de la chaleur du sol. Dans le cas
contraire, il y aurait risque de gel permanent du sol. On estime la
surface de capteur nécessaire de 1,5 à 3 fois la surface habitable à
chauffer. Ainsi pour une maison de 150 m², le capteur occupera entre
225 et 450 m² du jardin.
Les
capteurs verticaux sont constitués de deux tubes
polyéthylène formant un U installés dans un forage (jusqu’à 100 m de
profondeur) et scellés dans celui-ci par du ciment. On y fait
circuler en circuit fermé de l’eau additionnée de liquide antigel.
Deux sondes géothermiques de 50 m de profondeur conviennent pour
chauffer une maison de 120 m² habitables. L’emprise au sol est
minime par rapport à des capteurs horizontaux.
Les pompes chaleur sur eau de nappe. La chaleur du sous-sol
est celle contenue dans l’eau de nappes aquifères peu profondes (moins
de 100 m) captées par forage. Dans les systèmes à un seul forage,
l’eau de nappe prélevée est rejetée dans une rivière, un plan d’eau
ou un réseau d’eaux pluviales après qu’on y ait prélevé les calories
nécessaires. Le système à deux forages est plus coûteux mais
davantage utilisé car il évite le rejet en surface de l’eau prélevée
dans la nappe. Le deuxième forage sert à réinjecter l’eau dans la
nappe.
Les pompes à chaleur sur air. Les calories nécessaires au
chauffage de la maison sont puisées dans l’air extérieur. Cette
source de chaleur est facilement exploitable, sans capteur important
ou coûteux à installer et sans autorisation spéciale. Le chauffage
est assuré soit par l’air chaud pulsé (on parle alors de pompe à
chaleur air/air), soit par le biais d’un circuit hydraulique
alimentant un plancher chauffant, des radiateurs ou des
ventilo-convecteurs (on parle alors de pompe à chaleur air/eau).
Contrairement à la température du sol qui reste stable tout au long
de l’année entre 10 et 15°C, celle de l’air extérieur fluctue et peut
devenir très basse. Or la performance d’une pompe à chaleur est
directement proportionnelle à la différence entre la température du
milieu où l’on prélève la chaleur et la température de consigne
chauffage. Plus cet écart est important, moins bonne est la
performance. C’est pourquoi les pompes à chaleur sur air sont moins
performantes que les pompe à chaleur géothermiques. Dans les régions
à climat rigoureux, il est nécessaire de prévoir un chauffage
d’appoint qui prenne le relais de la pompe à chaleur lorsque la
température extérieure devient trop basse.
Comment la pompe à chaleur
transmet-elle la chaleur à la maison à
La température d’un système de chauffage détermine également son
coefficient de gains. La méthode la plus utilisée pour chauffer une
habitation est celle du chauffage central avec une température de
départ d’eau de 90°C et une température de retour d’eau de 70°C. Des
systèmes de chauffage modernes « basse température » fonctionnent
avec une température maximale de 55°C. Avec une pompe à chaleur la
température maximale se situera à 45°C avec une préférence pour de
l’eau à +35°C.
Pour pouvoir chauffer une habitation avec une température aussi
basse, une isolation ainsi qu’une grande surface de chauffe sont
nécessaires. C’est pourquoi une pompe à chaleur est quasi toujours
reliée à un système de chauffage par le sol, mural ou par le
plafond. Ces formes de chauffage augmentent le confort de la maison
par une température constante et un faible déplacement d’air.
La pompe à chaleur sert aussi à la
production d'eau chaude sanitaire.
Une pompe à chaleur est un dispositif permettant de transférer la
chaleur du milieu le plus froid vers le milieu le plus chaud.
