LES POMPES A CHALEUR
Principe de la thermodynamyque :
Une pompe à chaleur (PAC) est un dispositif thermodynamique permettant de transférer de la chaleur du milieu le plus froid ( et donc de le refroidir encore) vers le milieu le plus chaud ( et donc de le réchauffer) ,alors que naturellement , la chaleur se diffuse du plus chaud vers le plus froid jusqu'à l'égalité de température.Ce principe thermodynamique est bien connu puiqu'il est utilisé pour les réfrigérateurs (en mode froid). La pompe à chaleur peut être réversible.
Fonctionnement détaillé :
Le fluide frigorigène arrivant dans l'évaporateur est à une température inférieure ( généralement 10°) à la température du milieu de captage.Il se réchauffe donc en passant dans l'échangeur et est vaporisé avant d'être envoyé dans le comprésseur qui augmente sa température.Le fluide frigorigène arrive alors au condenseur où l'on récupère la chaleur ( grâce à un échangeur à plaques)passant de gaz à l'état de fluide pour arriver au détendeur afin d'être refroidit et renvoyé dans l'évaporateur pour récupérer les calories et ainsi de suite.
Le fluide frigorigène transporte les calories dans la boucle thermodynamique permettant les transfèrts de chaleur et les changements d'états. Les fluides principalement utilisés pour les PAC sont Le R407C et le R410A ( mélanges non azéotropiques peu nocifs du groupe de sécurité A1) qui on remplacés le R22 maintenant interdit car destructeur de la couche d'ozone.Lors des entretiens de PACS ( anciennes au R22)ces fluides doivent être injecté dans une bonbonne de récupération et être évacués sur des site de recyclage des fluides.
Le ballon tampon:
Le ballon tampon est un élément essentiel,c'est la bouteille de mélange de la pompe à chaleur. Son rôle est de stocker de l'eau chaude afin d'éviter les démarrages intempestifs ( court cycle),qui diminuent la vie de la PAC ( car construite pour un nombre déterminé de démarrages ) et induisent une surconsommation d'électricité( plus forte demande d'électricité au démarrage).Ce ballon ce place entre la PAC et le circuit de chauffage.On peut lui rajouter une résistance d'appoint.
Le dimensionnement du ballon tampon pour des radiateurs se fait sur la base de : 20 Litres / KW
Soit capacité ballon( Litres) = 20 X Puissance PAC(Kw).Ce coefficient mutiplicateur est abaissé de 10 Litres/Kw pour une installation de plancher chauffant seul.
Le coefficient de performance ( COP):
Le COP est le rapport de la puissance restituée (produite) sur la puissanceabsorbée(consommée).
Par exemple,un convecteur électrique consommant 1000Watt en restitue environ 900Watt , ce qui fait un COP de 0,9.Alors qu'une PAC cosommant 1000Watt va en restiyuer environ 4000Watt,ce qui fait un COP de 4.
Deux technologies de Pompes à chaleur :
* La technologie ASIATIQUE:
Gestion électronique , compresseur Inverter ( régule sa puissance),technologie de pointe,fragile,durée de vie 12 à 15 ans.
* La technologie EUROPEENNE:
Gestion électromécanique,compresseur Scroll non Inverter(chauffe l'eau jusqu'à 65° sans résistance),technologie robuste ,fiable,durée de vie de 25 à 30 ans.
L'Aérothermie et la Géothermie.
L'Aérothermie :
Les calories sont récupérées dans l'air extérieur , cette énergies est donc gratuite et surtout c'est une ressource inépuisable. Face aux énergies fossilles ( fioul , gaz, charbon...)la pompe à chaleur est la seule à utiliser que 25 à 30 % d'électricité. Donc votre facture de chauffage en sera considérablement diminuée.
La Géothermie:
 Capteurs horizontaux.
La géothermie horizontale est un système qui récupère les calories présentes dans le sol.Il faut savoir que l'encombrement est de 1,5 à 2 fois la surface à chauffer.Cette sur face sera libre de construction et libre d'arbres ou de plantes à racines profondes ( planter pas à moins de 2 métres d'arbres et pas à moins de 3 métres des fondations de la maison),le gazon est trés bien pour cette partie.
Les capteurs sont disposés à environ 60 cm de profondeur et installés sur un lit de sable fin . Ils seront espacés d'environ 40 cm et recouvert de sable fin. Respecter les régles de cette disposition permet à la terre autour des capteurs de se régénérer .Les capteurs seront reliés à la PAC et c'est toujours le fluide frigorigène qui circulera dans les capteurs et qui va transporter les calories jusqu'à la PAC.Les calories dans le sol auront toujours une température entre 8 et 10°.
 Capteurs verticaux
La géothermie verticale permet de puiser les calories dans la nappe phréatique ou dans un puit.Il est important de vérifier le débit et la quantité d'eau suffisante tout au long de l'année.Attention le débit m3/h sera important plus la nappe ou le puit seront profonds.La nappe phréatique ou le puit doivent être proche de la maison.L'eau sera amenée jusqu'à la PAC grâce au captage .Les calories présentes dans l'eau ( qui aura une température constante de 10°) seront récupérées et distribuées par la PAC dans votre circuit de chauffage.Une fois l'eau déchargée de ses calories ( pas de grandes variations de températures eau rejetée 8°),elle sera rejetée soit : sur une rivière ,un plan d'eau ou dans le réseau des eaux pluviales. Soit: en deux forages (comme sur le schéma) ,un puit de production et un puit d'injection ( l'eau sera rejetée un peu plus loin dans la nappe).
 L'eau ne pas une ressource inépuisable mais en géothermie sur nappe ou sur puit celle-ci est rejetée dans la nappe ou bien dans le réseau des eaux pluviales, ce qui lui permet de retrouver la terre et de nouveau s'infiltrée pour reprendre son cycle.
La rentabilité de la pompe à chaleur face au fioul,au gaz de ville ,au gaz propane et à l'électricité:
C'est la région de l'hérault qui a été choisie pour l'étude .maison de 100 m² avec 2,50 m de hauteur sous plafond et une température de 20° sera souhaitée par les propriétaires de cette maison.
Prix de revient du chauffage / an . Prix de revient du chauffage/ an.
Maison de 100 m² construite entre 1983 et 1989. Maison de 100m² construite après 2005.
 
Les chiffres parlent d'eux même ; pour la maison construite entre 1983 et 1989 la facture de chauffage annuelle avec un PAC Géothermique sera entre 193 € et 217 € et pour une PAC Aérothermique entre 248 € et 289 €. On voit bien que le plus cher est en tête le gaz propane avec une facture annuelle qui s'élève à 1589 € , suivi du fioul avec un coût de 984 €, vient ensuite l'électricité pour 867 € et enfin le gaz de ville à 523 €.
Pour la maison construite après 2005 la facture annuelle avec une PAC Géothermique sera entre 151 € et 176 €. Le plus cher toujours le gaz propane avec une facture de 967 € pour une année ,suivi du fioul à 599 € , puis de l'électricité à 527 € et du gaz de ville à 318 €.
La différence de prix des énergies que l'on voit entre la maison construite entre 1983,1989 et la maison construite après 2005 peut surprendre car le prix des énergies à augmenté. Cela résulte du fait de la meilleur isolation apportée sur les constructions aprés 2005. D'ailleurs maintenant avec la RT 2012 qui va remplacer la RT 2005 les nouveaux propriètaires auront certaines obligations face à leur construction. Ils devront posséder au moins 2 énergies renouvelables comme une PAC et un Balon Thermodynamique (production d'eau chaude sanitaire à moindre coût dit aussi ECS) , ou encore une PAC et des panneaux solaire thermique pour l'eau chaude.
Les pompes à chaleur ont une multitude combinaisons elles peuvnet être reliée à un plancher chauffant et rafraîchissant ,elles peuvent être reliées à des ventilo-convecteurs qui ont eux aussi la fonction fraîcheur et aussi vous produire votre ECS (eau chaude sanitaire) et pourquoi pas chauffer votre piscine pour que quand les premiers rayons du soleil arrivent vous puissiez profiter de votre piscine chauffer avant l'été et chauffée après l'été vous pour avoir le plaisir de prolonger vos moments de baignade.
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