Informations utiles
Pour plus d'informations concernant l'intégration des techniques d'énergie durable dans les bâtiments, nous renvoyons au site Internet du projet STI 'IDEG' de l'IWT : www.ideg.info

Pompe à chaleur : un système de chauffage durable 2007/01.04

Dans les années '70, la crise du pétrole a lentement mais sûrement introduit l'idée d'une consommation d'énergie plus rationnelle et la recherche de sources d'énergie alternatives dans notre pays. L'une des recommandations de l'époque résidait dans l'utilisation de pompes à chaleur en tant que générateurs de chaleur alternatifs. La pompe à chaleur est toutefois repassée au second plan en raison des importants coûts d'investissement, des performances médiocres et de la diminution progressive des prix de l'énergie dans les années qui suivirent.
A l'heure actuelle, les pompes à chaleur connaissent à nouveau un succès grandissant, principalement pour les raisons suivantes :
  • leur qualité et leurs performances se sont fortement améliorées, de sorte que d'importantes économies d'énergie peuvent être réalisées
  • elles font usage de sources d'énergie naturelles renouvelables (le sol, l'eau, l'air) disponibles à volonté
  • leur acquisition est fortement promue et subventionnée par les pouvoirs publics dans le cadre de la lutte mondiale contre l'émission de gaz à effet de serre.
C'est pourquoi les pompes à chaleur peuvent constituer une alternative intéressante au chauffage traditionnel au gaz ou au mazout.

1. Principe de fonctionnement

Les pompes à chaleur soustraient de la chaleur à une source durable (le sol, l'eau, l'air) à basse température    (-10 °C à 10 °C) et rejettent celle-ci à une plus haute température (25 °C à 45 °C) dans le système de chauffage auquel elles sont reliées.

Pour ce faire, elles font appel à un fluide réfrigérant qui subit un cycle thermodynamique au sein de l'appareil (évaporation et condensation), où la température et la pression jouent un rôle important. Ces processus se déroulent dans des échangeurs qui transmettent la chaleur extraite vers le système de chauffage.

Les pompes à chaleur consomment aussi une certaine quantité d'énergie électrique afin d'assurer le fonctionnement du compresseur.

2. la source de chaleur

Plus la différence de température entre la source de chaleur et le système de chauffage au sein de l'habitation est grande, plus la consommation d'énergie de la pompe à chaleur augmentera. Il est dès lors fortement recommandé d'opter pour une source de chaleur possédant une température aussi haute que possible et de dimensionner le système de chauffage de telle sorte qu'il présente une température de fonctionnement aussi basse que possible. Les deux températures sont en effet déterminantes pour le rendement de la pompe à chaleur.

3. Raccord avec le système de chaleur

La température de fonctionnement de la pompe à chaleur reliée au système de chauffage doit donc être aussi basse que possible. Bien qu'il existe des systèmes de chauffage à basse température (maximum 55 °C), cette température devrait de préférence être encore plus basse pour les pompes à chaleur (maximum 35 à 45 °C). Par conséquent, pour les installations à eau chaude, seuls des systèmes de chauffage par le sol ou par le mur, placés dans des habitations à très faibles besoins d'énergie, entrent en ligne de compte.

4. Economies possibles

Indépendamment de la source de chaleur choisie, une pompe à chaleur peut produire trois à six fois plus d'énergie (chaleur) que ce qu'elle n'en consomme (électricité). Cette relation s'exprime par le coefficient de performance (COP) qui peut être déterminé dans des conditions normalisées dans un laboratoire notifié.

Etant donné que cette valeur ne porte que sur les performances de la pompe à chaleur, un coefficient de performance saisonnier (CPS) plus réaliste est généralement déterminé. Celui-ci permet d'évaluer la consommation totale en électricité de l'installation dans son ensemble (pompe à chaleur et appareillage annexe). Pour que celle-ci soit correctement conçue, la norme prEN 15450 préconise que le CPS se situe entre 3 et 4,5.

On peut comparer le CPS d'une pompe à chaleur au rendement saisonnier d'une chaudière à condensation au gaz naturel ou au mazout, à condition que la consommation en électricité soit convertie en énergie primaire (en d'autres termes, en tenant compte du rendement moyen des centrales). Etant donné que le facteur de conversion s'élève à 2,5 en Belgique, le CPS converti en énergie primaire d'une installation correctement conçue se situe donc entre 1,2 et 1,8. Cela signifie que la pompe à chaleur fournit à l'installation 120 à 180 % de l'énergie primaire consommée. En comparaison à une chaudière à condensation, par exemple, cela représente une performance énergétique nettement meilleure.

5. La réglementation PEB

L'introduction de la réglementation sur la performance énergétique des bâtiments (PEB) procure un stimulant complémentaire à la mise en œuvre des pompes à chaleur car les excellentes performances des installations correctement conçues sont estimées à leur juste valeur. En effet, les calculs ont démontré que, dans une habitation moyenne, la consommation d'une pompe à chaleur peut donner lieu à un niveau E inférieur à celui de la chaudière à condensation possédant les meilleures performances.

J. Schietecat, ing., chef du laboratoire 'Techniques de chauffage et de Climatisation', CSTC
M. Sourbon, ir., et T. Van Reet, ing., centre de compétence STI 'IDEG' de l'IWT, Institut de Nayer