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Pompe à chaleur
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Les pompes à chaleur – efficaces avec l’énergie renouvelable
Les pompes à chaleur utilisent la chaleur présente dans le sol, les nappes d'eau souterraines ou dans l'air afin de l'utiliser pour le chauffage et la préparation d'eau chaude sanitaire. Et pas uniquement cela – en association avec un ballon d’eau chaude, il est en outre possible d’assurer l’approvisionnement en eau chaude sanitaire. Vous trouverez ici un aperçu des propriétés fondamentales d’une pompe à chaleur.
Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur
La pompe à chaleur est un chauffage thermodynamique. Il est capable de transformer l'énergie de l'environnement en chaleur pour la maison. À cet effet, la chaleur contenue dans les nappes d'eau, le sol, l'air frais ou l'air extrait est d'abord prélevée via un évaporateur, puis injectée dans le système de chauffage via le condenseur. Env. cinq parts d'énergie environnementale et une part d'énergie électrique sont fournies en tant qu'énergie de chauffage. L'énergie électrique est nécessaire pour «pomper» l'énergie environnementale disponible aux basses températures de -20 °C à +35 °C (air) à un niveau de température utilisable pour le chauffage (eau chaude).
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur est en principe l’opposé de celui du réfrigérateur : Ce dernier prélève la chaleur dans son compartiment intérieur et la cède de nouveau à l’extérieur. Ainsi, les produits alimentaires restent frais, même lorsque des températures estivales règnent dans la cuisine. Pour une pompe à chaleur, c’est exactement l’inverse: Celle-ci prélève la chaleur à l’extérieur et la restitue au système de chauffage de la maison sous forme d’énergie calorifique.
Comment fonctionne une pompe à chaleur? Dans notre académie à Lupfig, nous expliquons la technologie système innovante: aujourd'hui, le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur figure au programme - de manière simple et compréhensible. Cliquez maintenant!
Principe détaillé d’une pompe à chaleur
Le fluide moteur (fluide frigorigène) apporte la contribution la plus importante au fonctionnement d’une pompe à chaleur. Le fluide moteur a la caractéristique de s’évaporer à très basse température. Si l’on fait circuler de l'air extérieur ou de l’eau via un échangeur de chaleur dans le fluide moteur, celui-ci extrait la chaleur de la source de chaleur. Au cours de ce processus, le fluide moteur passe de l’état liquide à l’état gazeux. La source de chaleur se refroidit de quelques degrés au cours de l’opération.
Un compresseur aspire le fluide moteur gazeux et le comprime. L’augmentation de la pression provoque également l’augmentation de la température – Le fluide moteur est «pompé» à un niveau de température supérieur. De l’énergie électrique est nécessaire à cet effet. Avec les compresseurs refroidis par le gaz aspiré, la chaleur du moteur n’est pas perdue. La chaleur du moteur est injectée avec le fluide moteur comprimé dans le condenseur situé en aval. Ici, le fluide moteur cède sa chaleur accumulée au système de circulation du chauffage à eau chaude en se liquéfiant. La pression existante du fluide moteur est évacuée à l’aide d’un détendeur et le cycle recommence.
Le rendement d’une pompe à chaleur peut être évalué par l’intermédiaire du Coefficient Of Performance COP ou coefficient de performance. Celui-ci résulte du quotient de la chaleur Q cédée au circuit de chauffage et de l’énergie utilisée, c’est-à-dire COP = Q/E. Pour une pompe à chaleur, l’énergie utilisée est souvent électrique.
La catégorie ηCP d’une pompe à chaleur est le coefficient de performance réel en référence au coefficient de performance idéal d’une pompe à chaleur. Le rendement idéal dépend des niveaux de température utilisés. Il en résulte que COP = COPideal * ηPC. Dans la pratique, on obtient des catégories de 0.45 à 0.55.
Les sources de chaleur de la pompe à chaleur
Selon que vous souhaitez utiliser l'air extérieur, le sol (capteurs terrestres ou sonde géothermique), l'eau (nappes souterraines ou eaux de surface) en qualité de source de chaleur, différents types de pompes à chaleur sont à votre disposition. Dans certains cas, on peut également utiliser l'air extrait des installations de ventilation des logements avec une pompe à chaleur (pompe à chaleur sur air extrait). Ces systèmes ne sont toutefois appropriés que pour les maisons d'habitation disposant d'une bonne isolation thermique.Comparatif simple des différents types de pompes à chaleur
Quelles sources de chaleur les pompes à chaleur utilisent-elles? Les pompes à chaleur - savez-vous au juste avec quoi on chauffe ? Non ? Pas grave ... Nous vous l'expliquons volontiers! Regarder la vidéo et tout apprendre sur les différentes sources de chaleur.
L'air comme source de chaleur
L’air chauffé par le soleil est présent partout. Même lorsque la température de l’air extérieur atteint -20 °C, les pompes à chaleur peuvent encore extraire suffisamment d’énergie pour le chauffage. La source de chaleur air est la plus froide lorsque la majeure partie de l’énergie calorifique est requise. Une pompe à chaleur peut extraire de la chaleur de la source de chaleur air jusqu’à env. -20 °C. La simplicité d’installation d’une pompe à chaleur air-eau est un avantage particulier, car il n’est pas nécessaire d’entreprendre d’importants travaux de terrassement ou de forage de puits.En savoir davantage sur les pompes à chaleur air | eau
La terre comme source de chaleur
La chaleur de la terre peut être utilisée de deux manières pour chauffer votre maison. Dans les deux cas, un fluide (l’eau glycolée) extrait la chaleur du sol et la transporte à la pompe à chaleur par l’intermédiaire de conduites. Les sondes géothermiques enfoncées jusqu’à 100 m de profondeur sont souvent utilisées à cet effet. L’énergie thermique est constante à cette profondeur et peut être utilisée toute l’année. Selon la structure du sol, plusieurs sondes sont utilisées. La seconde possibilité est l’utilisation de collecteurs de chaleur terrestres, c’est-à-dire des systèmes de tuyauterie qui sont installés à une profondeur de 1 à 2 mètres. La surface nécessaire dépend fortement de la surface habitable ainsi que de la structure du sol.En savoir davantage sur les pompes à chaleur eau glycolée | eau
L'eau comme source de chaleur
L’eau de nappe est un excellent accumulateur pour la chaleur solaire. Même pendant les journées hivernales les plus froides, elle garde une température constante de +7 °C à +12 °C. Grâce au niveau de température constant de la source de chaleur, le coefficient de performance de la pompe à chaleur est quasiment identique toute l’année. L’eau de nappe n’est pas disponible partout en quantité suffisante et dans une qualité appropriée. Si l’utilisation des eaux de nappe est possible, cela en vaut la peine. L’utilisation des eaux de nappe doit être autorisée par les autorités locales.En savoir davantage sur les pompes à chaleur eau | eau
Bilan écologique de la pompe à chaleur
Une pompe à chaleur efficace utilise écologiquement la chaleur de son environnement. Il y a trois choses à prendre en compte pour tester à quel point la pompe à chaleur est respectueuse du climat. Un premier élément est le coefficient de performance annuel, c’est-à-dire le rapport entre la quantité annuelle d’énergie calorifique fournie et la quantité annuelle d’énergie consommée. Ensuite, il convient de noter d’où vient le courant nécessaire et éventuellement les émissions de CO2 dont il peut être à l’origine. Enfin, le fluide frigorigène est susceptible d’influer négativement l’environnement au cas où celui-ci est rejeté dans l’atmosphère. Les pompes à chaleur modernes utilisent cependant des fluides frigorigènes écologiques, même en cas de fuite dans l’air.
Vous posez des questions, nous y répondons: les pompes à chaleur utilisent de l’électricité – sont-elles véritablement écologiques? Regarder la vidéo et ne pas avoir plus de point d'interrogation au-dessus de la tête.
Consommation électrique
Grâce à une pompe à chaleur, 80 % de l’énergie de chauffage nécessaire peuvent être prélevés simplement dans l’air ou dans le sol - c’est-à-dire à partir de sources énergétiques écologiques et renouvelables à 100 %. Les 20 % restants de l’énergie de chauffage sont de l’électricité ; une pompe à chaleur fonctionne à l’aide d’énergie électrique. Dans le cas idéal, l’électricité provient de votre propre installation photovoltaïque! À titre de comparaison: avec un chauffage au fioul ou au gaz, 100 % de l’énergie de chauffage nécessaire provient de sources d’énergie fossiles, non renouvelables.En savoir davantage
Domaine d’utilisation de la pompe à chaleur
Les pompes à chaleur conviennent à tous les types de bâtiments, du chalet de vacances au grand bâtiment industriel. Dans le neuf comme en rénovation, le concept durable de la pompe à chaleur offre des conditions idéales pour un approvisionnement en chauffage tourné vers l’avenir.
Bâtiments neufs
De la maison Minergie aux maisons basse énergie en passant par les maisons passives – quiconque construit aujourd’hui a l’opportunité de jouer en première division au plan énergétique. Une pompe à chaleur à haute efficacité s’impose quasiment en la matière. Les systèmes complets dotés d’une ventilation intégrée offrent un excellent confort, mais une installation de ventilation ou une pompe à chaleur autonome peuvent également s’avérer judicieuses.En savoir davantage
Bâtiments anciens
Le parc immobilier existant offre souvent un potentiel d’économies important. Des gains importants peuvent déjà être réalisés par des mesures appropriées en matière d’isolation de l’enveloppe du bâtiment. Si l’on remplace en plus un système de chauffage conventionnel par une pompe à chaleur, il est possible d’échapper à la pression croissante du prix des ressources classiques telles que le pétrole et le gaz naturel très génératrices d’émissions de CO2.En savoir davantage
Rafraîchir avec les pompes à chaleur
C’est précisément en pleine saison estivale qu’il n’est pas rare que l’on songe à faire l’acquisition d’un système de climatisation. Grâce à la fonction refroidissement des pompes à chaleur STIEBEL ELTORN, cela n’est même pas nécessaire. Mais comment fonctionne au juste le refroidissement avec une pompe à chaleur?En savoir davantage
Émissions de bruit
Les pompes à chaleur génèrent du bruit pendant leur fonctionnement. Cela est dû aux compresseurs ou aux ventilateurs dans le cas des pompes à chaleur air-eau. STIEBEL ELTRON fabrique des pompes à chaleur particulièrement silencieuse et offre une solution appropriée à chaque situation de chantier. Pour que vous et vos voisins dormiez tranquillement.En savoir davantage
Variantes d'installation et modes de fonctionnement de la pompe à chaleur
Installation à l’extérieur
Le montage extérieur est possible pour les pompes à chaleur de type air | eau. Dans ce cas, la pompe à chaleur est installée dans un boîtier résistant aux intempéries posé à l'extérieur. Cela offre une solution de très faible encombrement, par ce qu'elle ne nécessite que peu de place au sous-sol. Souvent, les pompes à chaleur installée à l'extérieur sont utilisées en rénovation. Le raccordement au chauffage à l'intérieur de la maison est réalisé à l'aide de tuyaux thermo-isolés posés dans le sol.En savoir davantage
Installation à l’intérieur
Les pompes à chaleur de type eau glycolée | eau et eau |eau sont exclusivement posées à l'intérieur de la maison lorsqu'elles ont besoin d'un endroit à l'abri du gel. STIEBEL ELTRON possède cependant aussi des pompes à chaleur air | eau dédiées au montage intérieur. Grâce à leurs dimensions compactes et à une isolation sonore de haute qualité, elles s'installent sans aucun problème dans un débarras et trouvent leur place dans la plupart des sous-sols. Dans les bâtiments neufs notamment, l'installation des pompes à chaleur est prévue d'emblée au sous-sol.En savoir davantage
Selon la température de départ et la température extérieure, la pompe à chaleur fonctionne différemment. Concernant la manière de faire fonctionner une pompe à chaleur, les désignations suivantes ont été établies.
Monovalent
Ici, la pompe à chaleur est le seul générateur de chaleur de chauffage du bâtiment. Ce mode est adapté à tous les chauffages basses températures jusqu'à une température de départ maximale de 60 °C.
Mono énergétique
Dans ce mode, la pompe à chaleur électrique est assistée par un chauffage d'appoint électrique. Cela est principalement nécessaire avec les pompes à chaleur air | eau afin de fournir une puissance calorifique suffisante lorsque les températures extérieures sont basses.
Bivalent-alternatif
La pompe à chaleur couvre seule l'intégralité des besoins calorifiques jusqu'à une température extérieure prédéfinie (p. ex.. 0 °C). Lorsque la température descend en deçà de ce seuil, la pompe à chaleur s'arrête et le second générateur de chaleur assure le chauffage.
Bivalent-parallèle
La pompe à chaleur fournit seule la puissance calorifique nécessaire jusqu'à une température extérieure prédéfinie. Aux basses températures, le second générateur de chaleur intervient en complément. Si la température extérieure descend en deçà de la seconde valeur de soleil, la pompe à chaleur s'arrête et le second générateur de chaleur couvre l'intégralité des besoins en chauffage. Contrairement au mode bivalent alternatif, la part de la pompe à chaleur dans la fourniture de la puissance calorifique annuelle est nettement plus importante.
Dépenses d'une pompe à chaleur
Les coûts d’une pompe à chaleur sont individuels et varient d’un bien à un autre. De manière générale, il est néanmoins possible d’affirmer que les coûts d’investissement d’une pompe à chaleur sont légèrement supérieurs à ceux d’un chauffage conventionnel basé sur des combustibles fossiles. D’un autre côté, les coûts d’exploitation d’une pompe à chaleur sont nettement inférieurs, si bien que l’investissement se rentabilise au fil des ans. Il existe également des différences de coût entre les différents types de pompes à chaleur. ainsi, une pompe à chaleur air | eau présente les coûts d’investissement les plus attractifs; une pompe à chaleur eau glycolée | eau (géothermie) offre en revanche une meilleure efficacité énergétique.