Energie

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

Date de mise à jour : 05/08/2021

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.

  1. Différents types pompes à chaleur

Les pompes à chaleur à retenir
Pompes à chaleur déconseillées
Le dispositif de captage
Les avantages des pompes à chaleur.
Inconvénients des pompes à chaleur
Synthèse sur les pompes à chaleur.
Les pompes à chaleur à gaz.

Les différents types de pompes à chaleur électriques.

Récupérer l'énergie gratuite et inépuisable et 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).

Différents types pompes à chaleur 

Les différents types de pompes à chaleur. Schéma Picbleu®

Les pompes à chaleur AIR /AIR

1 : 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

2 : 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

3 : 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

4 : (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 pour l'implantation de pompes à chaleur

Différents types de pompes à chaleur peuvent être installés sur les logements anciens ou à construire :

Sur bâtiments neufs

Sur bâtiments existants : en rénovation complète (plancher).

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

 La source
PAC froide chaude
air-air air air
air-eau air eau
eau-eau * eau
eau-eau ** eau
eau-eau *** eau

*     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®

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Les pompes à chaleur déconseillées : les modèles air/air

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Autre système électrique, les 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.

Avantages des 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 des pompes à chaleur sur 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.

Le dispositif de captage des pompes à chaleur :

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

- 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.
- 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.)

Les avantages et les inconvénients des pompes à chaleur :

Avantage 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.

Pompe à chaleur électrique : le prix et le coût de fonctionnement

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 :

Le prix de l'investissement est coûteux et même si des crédits d'impôts 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.

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.

Pourquoi les tarifs et le prix de l'électricité vont-ils augmenter

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.)

 

 

  • Pompes à chaleur à gaz


    Une nouvelle génération de pompes à chaleur apparaît sur le marché offrant des avantages tant en termes environnementaux qu'en termes de ressources disponibles : les pompes à chaleur à gaz. Il existe 3 types de pompes à chaleur à gaz, le système à moteur à gaz, le système par absortion, les pompes à chaleur à absorption-diffusion à gaz. Un cycle absorbant est un processus par lequel un effet rafraîchissant est produit à l'aide de deux liquides et une certaine quantité de chaleur. Cet effet de rafraîchissement est accompli avec le déplacement de chaleur par l'évaporation d'un liquide (le réfrigérant) à basse pression et le rejet de chaleur par la condensation d'un réfrigérant liquide (fluide) à une pression plus haute. Ce type de pompe à chaleur n'est appelé à se développer qu'à moyen terme et permettra d'améliorer les installations existantes.

    Pompes à chaleur hybrides chaudière gaz et PAC électricité

    L'absorption de gaz

    Le 18 août 1922, en Suède, Carl G. Munters et Baltzar von platen ont fait breveter un réfrigérateur à absorption de gaz, qui se refroidit par l'utilisation d'une source de chaleur, aujourd’hui, ce système très fiable et efficace est utilisé dans les maisons qui ne sont pas reliées au réseau électrique et dans des camping-cars.
    Un autre scientifique prestigieux, Albert Einstein, a travaillé sur un réfrigérateur absorbant. Le réfrigérateur d'Einstein est un type unique de réfrigérateur co-inventé en 1926 par Albert Einstein et un ancien étudiant Leó Szilárd, en 1927, il a reçu un brevet.
    Servel a déposé plus de 250 brevets sur la réfrigération absorbante, ses efforts ont abouti à la production de plus de quatre millions de réfrigérateurs absorbants et à la conception et à la commercialisation d'unités de climatisation absorbantes.
    En 1933, le système de Munters/ Baltzar von platen a été amélioré, le cycle fermé a été remplacé par un refroidissement aérien. Le condensateur était directement refroidi par air tandis que l'absorbant était rafraîchi par un circuit secondaire contenant du Chlorure de méthyle, de la chaleur était rejetée à l'air. Avant 1940, l'absorbant aussi bien que le condensateur sur le cycle d'absorption de réfrigérateur était directement refroidi par air, à partir de 1939, Servel a présenté un procédé à refroidissement par eau, à deux pressions. Depuis, les améliorations dans la réfrigération absorbante n'ont pas cessé de s'améliorer.

    Les pompes à chaleur à gaz

    Aujourd'hui, ce système a subi des modifications de conception en utilisant de nouvelles technologies. Cette conception de cycle augmentée exigeant moins d'énergie thermique — 30 % pour accomplir le même effet de rafraîchissement. L'absorption rafraîchissante est devenue une technologie alternative efficace et saine pour rafraîchir les locaux résidentiels, facile à mettre en œuvre mais peu connue et peu diffusée hors processus industriel. Le cycle refroidi par air, d'eau d'ammoniac offre beaucoup d'avantages pour l'industrie avec un impact faible sur l'environnement. L’efficacité énergétique est d’environ 40 % plus élevée que les meilleures chaudières disponibles sur le marché.

    Pompes à chaleur absorption hybrides à gaz naturel et propane GPL

    Les pompes à chaleur à retenir : sur sol ou eau.
    Le sol en profondeur (captage vertical) est utilisé comme un capteur pour puiser l'énergie. Le système est constitué d’un circuit fermé parcouru par un fluide frigorigène. La puissance d'absorption est d'environ 50 watts (W) par mètre. Deux forages verticaux de moins de 100 mètres permettent de chauffer une habitation (une déclaration en préfecture est obligatoire).
    Sol en surface (captage horizontal). Le circuit fermé est enterré (à 1 mètre de profondeur) sur une superficie d'environ 1,5 fois la surface à chauffer. Le terrain doit faire une superficie suffisante et il est impératif de respecter une distance d'au moins 40 centimètres entre les boucles qui serpentent sinon le sol finira par geler n'ayant pas le temps de se réchauffer d'une année sur l'autre.
    Dans une nappe alluviale (à faible profondeur), l'eau est prélevée puis rejetée dans la rivière après passage par la pompe à chaleur. Une nappe phréatique, au renouvellement beaucoup plus lent, exige d'y réinjecter l'eau par un second puits ce qui constitue une source de contamination qui n’est pas acceptable.

  • Articles sur la pompe à chaleur

  • limiter le chauffage électrique

    Pourquoi faut-il limiter le chauffage électrique ?

    L’électricité serait en France Nucléaire à 76.9 % (source RTE) à 85.7 % (source EDF) et ne produirait pas de CO2, de ce point de vue là cette énergie pourrait être considérée comme une énergie propre, si les centrales nucléaires ne produisaient pas des déchets radioactifs gazeux, liquides, solides et ne consommaient pas des millions de litres d’eau réchauffés de 10° puis rejetés à + 7 ° dans les cours d’eau, tout en évaporant une autre partie dans l’atmosphère.

    Atome risques nucléaires radioactivité déchets protection

    D’après Gaz de France, le cycle de l’uranium par exemple montre que si l’on additionne le bilan carbone concernant l’extraction du minerai, le transport, la fabrication du combustible la valeur du Kwh consommé est égal à 603 en analyse de cycle de vie.

    Analyse de cycle de vie : ACV

    Nous aurions effectivement un moyen de chauffage peu polluant si l’électricité utilisée était d’origine énergies renouvelables comme par exemple l'énergie hydraulique ressource renouvelable sans impact sur la planète. En France, la part fournie par les centrales hydroélectriques n’est que de 11.1 % soit 61.6 TWh. (Source observatoire de l’énergie 2006) c’est pourtant dans la voie des vraies énergies renouvelables (biomasse, hydraulique, photovoltaïque, éolienne) qu’il faudrait porter nos efforts afin de ne pas faire peser sur les générations futures le poids des erreurs passées et également dans l'information et dans la pédagogie pour inciter les habitants de la planète à devenir éco raisonnables dans tous leurs actes d'achat et de consommation. Des éléments à peser et à étudier sérieusement avant de se lancer dans des types de projet qui engagent des dépenses sur de longues années à la fois pour l’usager et pour le contribuable.

    *Arcane : nom masculin, sens : mystère, secret.

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Mettre en relève une pompe à chaleur sur une ancienne installation fioul semble hasardeux
Je suppose que par chauffage air eau vous pensez à pompe à chaleur (hybride ?). Généralement les maisons équipées au fioul domestique sont des maisons anciennes dont l’isolation n’est pas parfaite. Les radiateurs doivent être à haute température et mettre en relève une pompe à chaleur semble hasardeux. Il faudrait m’appeler ou me donner d’autres informations, car le seul élément concernant la superficie de la surface chauffée est insuffisante. Un courriel explicatif vous a été envoyé.
on va acheter une maison de 160 m2 muni deja d'un chauffage central au fuel
est qu'on peut couple un chauffage air et eau