Fonctionnement du circuit de la pompe à chaleur
Ce procédé conduit à capter les calories du sol et à les restituer sous une forme exploitable par un chauffage au plancher ou des radiateurs à basse température (65° maximum).
Une pompe à chaleur (PAC) est constituée de tubes en polyéthylène formant un circuit vertical ou horizontal, dans lequel circule un fluide caloporteur (frigorigène).
Suivant quatre phases de traitements, ce fluide traverse l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur de la pompe à chaleur.
L’évaporateur est une section du circuit enfouie dans le sol où le fluide frigorigène emmagasine des calories en passant de l’état liquide à l’état gazeux.
L’énergie calorifique est restituée dans le circuit de chauffage (nommé condenseur) après avoir été comprimée et portée à haute température dans un compresseur.
Ayant cédé une partie de son pouvoir calorifique au condenseur en passant de l’état gazeux à l’état liquide, il sera porté à nouveau à basse température par le détendeur qui le décomprime avant d’être réinjecté dans l’évaporateur.
Ce schéma relativement simple de la pompe à chaleur géothermique peut toutefois être modifié et adapté à un système de chauffage existant avec (grâce à) l’utilisation de fluides intermédiaires.
Ce procédé se révélera plus coûteux mais bénéficiera d’extensions d’aménagement plus grandes, à savoir:
- la possibilité de faire évoluer son installation de chauffage classique,
- de disposer d’eau chaude sanitaire hors période de chauffage,
- de bénéficier d’une climatisation relativement efficace en inversant le sens de circulation de la pompe à chaleur.
Cette liberté d’aménagement a pour conséquence d’utiliser plusieurs circuits indépendants dans lesquels circulent des fluides différents.
Un circuit horizontal
La captation se fait à une profondeur de 70 cm ou plus. Le circuit dans lequel transite le fluide frigorigène dispose d’une surface dont le rapport le plus bas est de 1.5 fois la surface à chauffer.
Il vous faut un terrain sablonneux et nivelé, éviter les ombres sur l’emplacement réservé ainsi que tenir les arbres à distance du périmètre.
Comme précédemment vu au chapitre géothermie la chaleur emmagasinée dans ces couches de faibles profondeurs dérive du ruissellement de l’eau et du rayonnement solaire.
Avec une sonde géothermique verticale
L’ouverture du droit au crédit d’impôt a donné lieu à posteriori à des contestations de l’administration fiscale (réclamations, pénalités): la facturation d’entreprises différentes étant opposables à l’éligibilité du contribuable (pour le cas; le forage et l’installation de la PAC).
Compte-tenu de la tenue réelle du chantier et de ces intervenants, nous espérons que ce point de texte sera révisé ou pour le moins qu’une solution appropriée sera apportée à ce fâcheux contretemps (éditer le 18/09/08).
Approprié à une surface de terrain limité, le forage ne dépasse généralement pas 100 m; bien sûr un captage vertical permet d’avoir accès à des nappes phréatiques et d’en exploiter les qualités géothermiques.
Une garantie sérieuse est de confier le forage à une entreprise qualifiée, avec un cahier des charges analogue à celui développé par le BRGM
Pompe à chaleur eau glycolée/eau
La sonde verticale est un échangeur ou un extracteur thermique, en deux tubes de polyéthylène tracé en double u. Les pompes à chaleur eau glycolée/eau (mais aussi eau/eau) st à fluides intermédiaires.
Avec une surface habitable de plus de 100m2 attendez-vous à 2 sondes géothermiques, il est vital de tenir un intervalle minimal de 10m, entre les captages.
Sur eau de nappe
En acquifère les pompes à chaleur eau/eau fonctionnent par pompage/réinjection sur deux forages, l’un renfermant la pompe immergé et le dernier réinjectant l’eau utilisée (cette façon de produire équilibrant la nappe d’eau à son niveau naturel à notre préférence).
Observer que le débit d’eau (prélèvement) doit être pérennisé, l’isolation du bâtiment chauffé affectera favorablement la durabilité de l’exploitation de la nappe. Ce qui dans un acquifère nous amènera à prendre le débit modéré comme un critère de viabilité.
En rivière
La dernière possibilité est de prélever l’eau à une rivière.
La Direction Départementale de l’Agriculture et de la Forêt, au regard du statut du cours d’eau et des débits intéressés, vous avisera des modalités comme la déclaration d’usage ou la demande d’autorisation avec redevance (rivières du domaine public).
Le COP (coefficient de performance)
La pompe à chaleur pour fonctionner consomme de l’électricité.
Le COP est le coefficient de performance énergétique de l’installation (la PAC); il cote l’énergie dépensée à l’élévation de la température au regard de la température de “départ”, de la consommation du compresseur… et du dimensionnement de la PAC.
Un COP de 3 représente 1 kWhe (électrique) pour une production de 3 kWh thermique (chauffage).
Des tests effectués selon des dispositions convenues (à la norme EN14511 sont associés les types d’appareils air, eau) mesurent la performance de la pompe à chaleur, celle-ci change avec les conditions réelles d’exploitations de l’installation.
Cette donnée constructeur (tests usine) doit présentée un COP supérieur ou égale à 3,3 (arrêtés du 12/12/05 et du 13/11/07) pour maintenir la PAC aux conditions d’éligibilité d’un crédit d’impôt.
Le prix des pompes à chaleur
Pour cela nous nous en remettons à l’ADEME, qui comme nous nous y attendions distingue le prix d’investissement de la pompe à chaleur sol/sol sol/eau 70 Euros < prix TTC > 100 Euros par m² chauffé, du prix de son exploitation 2,3 Euros < prix TTC > 3,5 Euros par m² chauffé à l’année.
Avertissements:
L’on peut toutefois émettre des réserves à l’utilisation généralisée des pompes à chaleur.
La dissolution du fluide frigorigène dans l’atmosphère au moment du démantèlement du circuit demeure un risque potentiel (récupération et recyclage), avec le succès que remportent les pompes à chaleur, questionner votre professionnel sur le traitement et le devenir de l’installation qu’il vous fournit est un réflexe à avoir.
La réversibilité du dispositif afin de produire du froid en été ne milite pas en faveur d’une approche bioclimatique de l’habitat.
De plus; l’électricité pâtit d’un souci de stockage, elle doit être produite, acheminée et distribuée en continu. C’est pourquoi des cellules nationales suivent journellement la consommation et ajustent la production à son estimation, les donneurs d’ordres décident du volume, avec en réponse des délais inégaux entre les moyens appelés: centrale hydraulique, thermique ou nucléaire.
La production se régule par l’exportation aux pays voisins; une demande nationale en hausse réduit l’exportation et inversement (délestage).
Le fait est que les pics de consommation étalonnent la capacité du parc (nombre de centrales). Si une pompe à chaleur est économe en énergie, son démarrage est “énergivore”, sa généralisation dans les foyers risque en contrepartie de générer des pics records à l’entrée de l’hiver exigeant le maintien ou le renouvellement de centrales (sur ce point, tous avis précis et fondés sont attendus).
Et enfin, l’énergie électrique consommée par le compresseur de la pompe à chaleur demeure à la source, non écologique.