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Services de Buildigo: pompe à chaleur
Pompe à chaleur air-eau, pompe à chaleur à sonde géothermique ou pompe à chaleur sur nappe phréatique: toutes les pompes à chaleur fonctionnent selon le même principe, consistant à prélever de la chaleur dans l’environnement pour la transférer dans un bâtiment. La nature nous fournit ainsi du chauffage gratuitement, ou presque: la chaleur ne pénètre pas d’elle-même dans la maison et il faut pour cela une pompe, qui consomme de l’électricité. Le secret du succès de la pompe à chaleur réside donc plutôt dans sa grande efficacité énergétique. Selon le modèle, une pompe à chaleur produit de trois à cinq unités d’énergie thermique par unité d’énergie électrique consommée.
Comment fonctionne exactement une pompe à chaleur? Dans son principe, une pompe à chaleur n’est rien d’autre qu’un réfrigérateur fonctionnant selon un cycle inversé: la chaleur circule dans l’autre sens. Le processus repose sur l’évaporation suivie de la condensation d’un fluide caloporteur, comme l’ammoniaque.
Les pompes à chaleur sont d’autant plus efficaces que la température de la source de chaleur dans laquelle elles puisent est élevée. Les pompes à chaleur géothermiques travaillent donc plus efficacement que les pompes à chaleur aérothermiques, car plus on s’enfonce dans le sol, plus la température augmente: à une profondeur de 50 à 200 mètres, la température se situe entre 8 et 15 °C. La température de l’air, en hiver, est par contre souvent inférieure à 0 °C.
L’efficacité d’une pompe à chaleur est exprimée par son COPA, ou coefficient de performance annuel. Le COPA correspond au rapport entre la chaleur produite par la pompe à chaleur et sa consommation d’électricité sur toute une année. Exemple: une pompe à chaleur dont le COPA est de 3 produit en moyenne 3 kWh d’énergie thermique pour 1 kWh d’énergie électrique consommée. Le COPA présente typiquement les valeurs suivantes:
Pompe à chaleur aérothermique: 3 à 3,5
Pompe à chaleur à sonde géothermique: 3,5 à 5
Pompe à chaleur sur nappe phréatique: 4 à 5,5
Le choix de tel ou tel type de pompe à chaleur pour chauffer sa maison dépend de la situation de cette dernière, du budget à disposition et des prescriptions légales applicables. Les plus répandues sont les pompes à chaleur air-eau et les pompes à chaleur à sonde géothermique, tandis que les pompes à chaleur sur nappe phréatique sont plus rares. Les chauffages à pompe à chaleur travaillent tous selon le même principe de base, mais exploitent des sources de chaleur différentes, ce qui se reflète dans l’appellation de la pompe à chaleur.
Les pompes à chaleur air-eau, appelées aussi pompes aérothermiques, utilisent l’air extérieur à proximité de la maison comme source de chaleur. Elles sont constituées d’une pompe à chaleur installée à l’intérieur de la maison et d’un appareil extérieur qui aspire l’air et le dirige vers un échangeur de chaleur (pompe à chaleur split). Le fluide caloporteur qui y circule parvient ensuite à la pompe à chaleur située dans la maison. Une pompe à chaleur air-eau peut extraire de la chaleur de l’air extérieur même à des températures de -20 °C, mais son rendement n’est alors pas très élevé. Les pompes à chaleur air-eau sont les plus répandues en Suisse. Elles nécessitent un investissement nettement moins élevé que les pompes à chaleur à sonde géothermique, mais consomment plus d’électricité.
Les pompes à chaleur géothermiques, appelées aussi pompes à chaleur à sonde géothermique ou pompes à chaleur sol-eau, se distinguent par leur efficacité, car elles extraient la chaleur directement du sol. Le chauffage géothermique nécessite donc de forer le sol à une grande profondeur. Une sonde géothermique est ensuite placée au fond du puits de forage, où elle capte la chaleur et la fait remonter vers la surface dans un circuit ad hoc. Si la pompe à chaleur est installée dans une maison individuelle, le forage de la sonde géothermique atteint en règle générale une profondeur d’environ 200 mètres. S’il n’est pas possible d’aller aussi profond pour des raisons légales ou géologiques, on peut forer deux puits d’environ 100 mètres de profondeur. Tout forage profond requiert une autorisation du service de protection des eaux du canton concerné. Si le bâtiment se situe dans une zone de protection des eaux souterraines ou si des raisons géologiques s’opposent au forage, il n’est pas possible d’installer une pompe à chaleur à sonde géothermique.
Une pompe à chaleur sur nappe phréatique est souvent encore plus efficace qu’une pompe à chaleur géothermique. Les eaux souterraines ont généralement une température d’environ 10 °C et renferment donc une grande quantité de chaleur. Toutefois, pour des raisons de protection de ces eaux, les pompes à chaleur sur nappe phréatique ne sont que rarement autorisées et lorsqu’elles le sont, c’est habituellement pour des immeubles de grande taille.
La protection contre le bruit des pompes à chaleur est une obligation légale et joue un rôle de première importance dans le maintien d’un bon climat de voisinage. Les unités extérieures des pompes à chaleur air-eau présentent de grandes différences d’émissions sonores selon le modèle installé et il arrive donc régulièrement que des plaintes soient déposées à cause de pompes à chaleur extérieures trop bruyantes. Il est pourtant possible de pallier ces nuisances sonores et l’emplacement de la pompe à chaleur à l’extérieur joue un rôle déterminant à cet égard. Ainsi, l’appareil extérieur doit être installé loin de toute pièce critique en termes de bruit, telle qu’une chambre à coucher. Il doit en outre se situer le plus loin possible des maisons voisines. Enfin, pour les endroits sensibles, il existe des modèles de pompes à chaleur qui fonctionnent de manière particulièrement silencieuse.
Les coûts d’une pompe à chaleur sont très variables. Ils dépendent non seulement du modèle, mais également des mesures de construction nécessaires. Le prix d’achat et d’installation d’une pompe à chaleur aérothermique s’élève à environ 35 000 francs, mais il faut compter avec des coûts de quelque 46 000 francs pour une pompe à chaleur à sonde géothermique. Ces coûts plus élevés s’expliquent par la nécessité de réaliser un forage profond pour accéder à la chaleur géothermique.
Si l’on compare les coûts d’acquisition et d’installation, il est plus coûteux d’installer une pompe à chaleur que de remplacer un chauffage au mazout par un nouveau chauffage du même type. Les faibles coûts d’exploitation de la pompe à chaleur permettent toutefois d’amortir le surcroît d’investissement en une dizaine d’années. Mais quelle est la meilleure pompe à chaleur en termes de coûts? Sur tout le cycle de vie de la pompe à chaleur et dans des conditions d’exploitation optimales, les pompes à chaleur géothermiques présentent les coûts les moins élevés, suivies des pompes à chaleur aérothermiques. De plus, selon le modèle, la pompe à chaleur peut aussi servir de système de climatisation, à moindres frais. Conclusion: à long terme, les avantages d’une pompe à chaleur l’emportent sur ses inconvénients.
La plupart des cantons accordent des subsides pour l’installation d’une pompe à chaleur en remplacement d’un chauffage à énergie fossile. Passer d’un chauffage au mazout ou au gaz à une pompe à chaleur permet en effet de réduire jusqu’à plus de 80% les émissions de CO2 d’un bâtiment. À noter que les programmes de soutien évoluent au fil du temps. Avant d’installer une pompe à chaleur, il convient donc de se renseigner en détail sur les subsides auxquels elle donne droit. En cas de doute, l’entreprise de pompes à chaleur – dans la plupart des cas une entreprise spécialisée de chauffage et sanitaire – apportera une aide précieuse.