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Tout savoir sur les pompes à chaleur

Lorsque vous pensez à rafraîchir un bâtiment chaud, vous ne pensez probablement pas aux pompes à chaleur. En fait, les mots « climatiseurs » sont probablement les premières choses qui vous viennent à l’esprit. Une pompe à chaleur peut à la fois chauffer et refroidir, et dans certaines applications, elle est préférable à des systèmes de chauffage et de refroidissement séparés.

Pour simplifier, une pompe à chaleur est un appareil qui utilise une petite quantité d’énergie pour déplacer la chaleur d’un endroit à un autre. Les pompes à chaleur sont généralement utilisées pour extraire la chaleur de l’air ou du sol afin de chauffer une maison ou un immeuble de bureaux, mais elles peuvent être inversées pour refroidir un bâtiment. D’une certaine manière, si vous savez comment fonctionne un climatiseur, vous en savez déjà beaucoup sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur. En effet, les pompes à chaleur et les climatiseurs fonctionnent de manière très similaire.

L’un des principaux avantages d’une pompe à chaleur par rapport à un appareil de chauffage, de ventilation et de climatisation standard est qu’il n’est pas nécessaire d’installer des systèmes séparés pour chauffer et refroidir votre maison. Les pompes à chaleur sont également extrêmement efficaces, car elles ne font que transférer la chaleur, au lieu de brûler du combustible pour la créer. Elles sont donc plus écologiques qu’un appareil de chauffage au gaz. Et elles ne se contentent pas de chauffer et de refroidir les bâtiments. Si vous avez déjà profité d’un bain à remous ou d’une piscine chauffée, c’est probablement grâce à une pompe à chaleur. Elles fonctionnent le mieux dans les climats modérés, donc si vous ne connaissez pas de chaleur et de froid extrêmes dans votre région, l’utilisation d’une thermopompe au lieu d’un appareil de chauffage et d’un climatiseur pourrait vous aider à économiser un peu d’argent chaque mois.

Transfert de chaleur et pompes à chaleur à air

Il existe de nombreux types de pompes à chaleur, mais elles fonctionnent toutes sur le même principe de base : le transfert de chaleur. Cela signifie qu’au lieu de brûler du combustible pour créer de la chaleur, l’appareil déplace la chaleur d’un endroit à un autre. Il y a une clé pour que tout cela se produise : la chaleur s’écoule naturellement vers le bas. Cela signifie qu’elle a tendance à se déplacer d’un endroit où la température est élevée vers un endroit où elle est plus basse. C’est très simple. Ce que fait une pompe à chaleur, c’est utiliser une petite quantité d’énergie pour inverser ce processus, en retirant la chaleur d’une zone à température relativement basse pour la pomper dans une zone à température plus élevée. La chaleur est donc transférée d’une « source de chaleur », comme le sol ou l’air, vers un « puits de chaleur », comme votre maison.

L’un des types de pompes à chaleur les plus courants est la pompe à chaleur à air. Cette merveille de la technologie moderne prélève la chaleur de l’air extérieur de votre maison et la pompe à l’intérieur par l’intermédiaire de serpentins remplis de réfrigérant, pas très différents de ce qui se trouve à l’arrière de votre réfrigérateur. La version à air comprimé est assez basique, et vous trouverez deux ventilateurs, les serpentins du réfrigérateur, une vanne d’inversion et un compresseur à l’intérieur pour le faire fonctionner.

Et puisque vous le demandez, voici comment fonctionne ce type de pompe à chaleur.

Ce système est plus communément appelé pompe à chaleur air-air, car il prélève la chaleur de l’air extérieur et la transfère dans les conduits d’air intérieurs. Avec les bonnes modifications, les systèmes air-air peuvent également fonctionner avec d’autres types de systèmes de chauffage intérieur.

La clé pour permettre à la pompe à chaleur air-air de refroidir également est la vanne d’inversion. Cette pièce polyvalente inverse le flux du réfrigérant, de sorte que le système commence à fonctionner dans la direction opposée. Ainsi, au lieu de pomper la chaleur à l’intérieur de votre maison, la pompe à chaleur la libère, tout comme le fait votre climatiseur. Lorsque le réfrigérant est inversé, il absorbe la chaleur du côté intérieur de l’unité et s’écoule vers l’extérieur. C’est là que la chaleur est libérée, ce qui permet au réfrigérant de se refroidir à nouveau et de revenir à l’intérieur pour capter davantage de chaleur. Ce processus se répète jusqu’à ce que vous soyez bien au frais.

Pompes à chaleur à air, pompes géothermiques et pompes à chaleur à absorption

Vous savez maintenant que les pompes à chaleur à air utilisent un ventilateur extérieur pour amener l’air sur des serpentins remplis de réfrigérant. Deux séries de serpentins transfèrent cette chaleur à l’intérieur, où un second ventilateur l’éloigne des serpentins et la distribue dans votre maison sous forme de froid. Certains systèmes de pompes à chaleur à air sont constitués d’une seule unité emballée contenant les deux séries de serpentins dans une boîte. Ce boîtier est ensuite installé sur le toit d’un bâtiment, les conduits traversant le mur. Vous verrez beaucoup de grands systèmes installés de cette façon dans les bâtiments commerciaux. Les pompes à chaleur domestiques sont généralement des systèmes séparés avec un composant extérieur et un composant intérieur installés à travers le mur. Selon le type de système, il peut y avoir un ou plusieurs composants intérieurs pour distribuer la chaleur.

Les pompes à chaleur géothermiques sont un peu différentes. Elles absorbent la chaleur du sol ou d’une masse d’eau souterraine et la transfèrent à l’intérieur, ou vice versa. Le type le plus courant de pompe à chaleur géothermique transfère la chaleur directement du sol en l’absorbant par des tuyaux enterrés remplis d’eau ou d’un réfrigérant. Ces tuyaux de pompage de liquide peuvent être des systèmes en boucle fermée ou ouverte, et ils fonctionnent à peu près exactement comme ils le semblent. Dans un système en circuit fermé, le même réfrigérant ou la même eau circule dans les tuyaux de façon répétée. Dans un système à circuit ouvert, l’eau est pompée à partir d’une source d’eau souterraine, comme un puits ou un lac artificiel. De là, la chaleur est extraite de l’eau, et cette eau retourne dans le puits ou le lac de surface. De l’eau supplémentaire est alors pompée du puits pour extraire davantage de chaleur dans une boucle ouverte continue.

Si cela ne suffit pas à vous époustoufler, pensez à la pompe à chaleur à absorption, une pompe à air alimentée par du gaz naturel, de l’énergie solaire, du propane ou de l’eau chauffée par la géothermie, plutôt que par l’électricité. Les pompes à absorption peuvent être utilisées pour des applications à grande échelle, mais elles sont maintenant disponibles pour les maisons plus grandes. La principale différence entre une pompe à chaleur à air standard et une pompe à absorption est qu’au lieu de comprimer un réfrigérant, une pompe à absorption absorbe l’ammoniac dans l’eau, puis une pompe de faible puissance le met sous pression. La source de chaleur fait ensuite bouillir l’ammoniac contenu dans l’eau, et le processus recommence.

Lorsque vous allez vérifier une pompe à chaleur à absorption, il est utile de savoir comment elle est évaluée. Les fabricants les évaluent à l’aide d’une mesure appelée coefficient de performance (COP), ce qui semble assez compliqué. Tout ce que vous devez savoir, c’est qu’il faut rechercher un COP supérieur à 1,2 pour le chauffage et supérieur à 0,7 pour le refroidissement. Et ne vous inquiétez pas, nous parlerons des coefficients de performance des pompes à chaleur standard un peu plus tard.

Les pompes à chaleur à air, les pompes à chaleur géothermique et les pompes à chaleur à absorption sont les types de pompes à chaleur les plus courants, mais elles ne fonctionnent pas dans toutes les situations. Lisez ce qui suit pour en savoir plus sur les types particuliers de pompes à chaleur.

Autres types de pompes à chaleur

Si votre maison n’est pas équipée de conduits d’air pour distribuer la chaleur, n’ayez crainte. Vous pouvez éventuellement utiliser un type spécial de pompe à chaleur appelé pompe à chaleur mini-split. La plus jolie de toutes les pompes à chaleur, elle relie une unité extérieure à air à plusieurs unités intérieures. Ces unités intérieures sont reliées à un chauffe-eau ou à un chauffage d’appoint. Ces systèmes mini-split sans conduit sont utiles pour équiper une maison d’un système de pompe à chaleur, car leur emplacement à l’extérieur et à l’intérieur de la maison est flexible. Un autre avantage est que l’installation ne nécessite qu’un conduit de 3 pouces (7,6 centimètres) à travers le mur, ce qui est assez discret. Ils sont également polyvalents. Les unités de traitement de l’air intérieur peuvent être installées dans les murs, les plafonds ou sur le sol, et elles sont de petite taille.

Et qui peut oublier la pompe à chaleur RCC (Reverse Cycle Chiller) ? Au lieu de chauffer et de refroidir l’air, cette pompe à chaleur chauffe et refroidit l’eau, et peut fonctionner efficacement à des températures inférieures à zéro. Dans un système RCC, la pompe à chaleur est reliée à un réservoir d’eau isolé qu’elle chauffe ou refroidit. Ensuite, un ventilateur et un système de serpentin pompent l’air chauffé ou refroidi hors du réservoir et le font passer dans les conduits vers une ou plusieurs zones de chauffage. Un système RCC peut également pomper de l’eau chaude par le biais d’un système de chauffage par rayonnement au sol. Ainsi, lorsque vos pieds nus seront bien au chaud sur un sol carrelé cet hiver, vous pourrez remercier votre RCC.

Dans une pompe à chaleur à air typique, il est nécessaire d’avoir un brûleur de secours pour fournir une chaleur temporaire lorsque le système se met en marche arrière pour dégivrer les serpentins. Ce brûleur d’appoint empêche le système de souffler de l’air froid par les registres pendant le dégivrage des serpentins, ce qui est essentiel si votre objectif est de rester au chaud. Certains diront que le système RCC est supérieur en ce qu’il utilise l’eau chaude du réservoir pour dégivrer les serpentins, de sorte qu’aucun brûleur de secours n’est nécessaire. Cela signifie également que le système ne souffle jamais d’air froid quand il ne le devrait pas, et que vous restez bien au chaud.

Un nouveau type de pompe à chaleur prometteur pour les climats extrêmes est la pompe à chaleur Cold Climate, qui fonctionne efficacement à des températures extrêmement basses, même en dessous de 0 degré Fahrenheit (-18 degrés Celsius). La pompe à chaleur Cold Climate détecte la quantité minimale d’énergie nécessaire pour fournir le niveau de chauffage ou de refroidissement souhaité et ajuste sa puissance à la hausse ou à la baisse, de sorte qu’elle ne gaspille jamais d’énergie. Il s’agit d’une solution extrêmement écologique, mais elle n’en est qu’à ses débuts en raison des retards de financement, qui ont ralenti la recherche. En 2011, le Canada a investi 4 millions de dollars dans le développement du système de chauffage Cold Climate.

La pompe à chaleur All-Climate est un autre nouveau type de pompe, qui peut fonctionner à des températures aussi basses que -30 degrés Fahrenheit (-34 degrés Celsius) et dont l’efficacité peut augmenter jusqu’à 60 % par rapport à une pompe à chaleur standard [source : EERE]. La pompe à chaleur All-Climate est cependant conçue principalement pour le chauffage et ne fonctionnera pas efficacement dans les climats où la pompe à chaleur serait en mode refroidissement la plupart du temps.

Même les pompes à chaleur spéciales ont des limites. Lisez ce qui suit pour connaître les avantages et les inconvénients des pompes à chaleur, et ce que vous devez savoir avant d’en acheter une.

Avantages et inconvénients des pompes à chaleur

Les pompes à chaleur peuvent aider les consommateurs à économiser, mais elles ont des limites. Tout d’abord, elles ont tendance à être quelque peu inefficaces dans tout climat où la température de l’air extérieur est régulièrement proche ou inférieure au point de congélation, bien que les innovateurs s’efforcent d’améliorer cette situation. En effet, le déplacement de la chaleur d’une zone très froide vers une zone plus chaude nécessite plus d’énergie que le déplacement de la chaleur entre deux zones présentant une différence de température plus modérée. Il y a également plus de chaleur disponible à l’extérieur dans un climat modéré que dans un climat froid. Il est important de noter que même dans un climat froid, il y a toujours de la chaleur dans l’air extérieur à pomper à l’intérieur, mais l’unité doit travailler plus fort pour extraire la chaleur disponible. Un supplément d’énergie peut être nécessaire pour que la pompe à chaleur produise suffisamment de chaleur pour chauffer confortablement votre maison lorsque la température descend sous le point de congélation, ce qui n’est pas bon.

La chaleur produite par les thermopompes n’est pas aussi intense que celle produite par un appareil de chauffage au gaz ou au mazout. Les personnes habituées aux appareils de chauffage traditionnels peuvent être mal à l’aise avec la chaleur plus douce produite par ces systèmes. D’autres personnes préfèrent la chaleur produite par les pompes à chaleur, car celles-ci distribuent la chaleur de façon uniforme dans toute la maison, ce qui signifie qu’il n’y a pas de points froids. Une thermopompe s’allume et s’éteint moins souvent qu’un appareil de chauffage au gaz, et la plupart des systèmes ont éliminé le soufflage d’air froid par les évents qui se produisait auparavant lorsque le système passait temporairement en marche arrière pour dégivrer les serpentins.

Avant d’installer une thermopompe, vous devez réfléchir au type de chauffage d’appoint ou de secours dont vous pourriez avoir besoin lorsque la thermopompe ne peut pas fonctionner efficacement. De nombreuses pompes à chaleur utilisent un chauffage électrique d’appoint, mais vous pouvez aussi utiliser un brûleur à mazout ou une chaudière à gaz adaptée. Le type de système de chauffage le plus courant dans votre région est probablement la méthode d’appoint la plus efficace et la plus rentable. Vous pouvez toujours appeler votre compagnie d’électricité locale pour obtenir des informations.

Les pompes à chaleur géothermiques sont de meilleurs déshumidificateurs que les climatiseurs normaux, car ces systèmes ont généralement un serpentin de retour plus grand et plat qui conditionne et déshumidifie plus d’air que le serpentin correspondant dans un système de climatisation. Les pompes à chaleur à air ont à peu près les mêmes capacités de déshumidification que les systèmes de climatisation. Si vous avez des besoins d’humidification ou de déshumidification, tenez-en compte.

Maintenant que vous connaissez les avantages et les inconvénients des pompes à chaleur, poursuivez votre lecture pour savoir ce que vous devez rechercher lorsque vous achetez une pompe à chaleur.

Ce qu’il faut rechercher dans une pompe à chaleur

Lorsque vous commencez à acheter une thermopompe, il y a quelques éléments à prendre en compte. Premièrement, les fabricants évaluent l’efficacité de la plupart des thermopompes de deux façons : Les cotes SEER et HSFP. Des indices SEER et HSFP plus élevés indiquent une unité plus efficace.

Le SEER est l’abréviation de seasonal energy efficiency rating (taux d’efficacité énergétique saisonnier) et est un rapport entre la quantité d’énergie (mesurée en BTU) pompée à l’extérieur en mode refroidissement et l’électricité utilisée (en watts) pour le refroidissement. Recherchez une valeur SEER comprise entre 14 et 18.

HSFP est l’abréviation de « heating seasonal performance factor ». Il calcule le rapport entre l’énergie pompée à l’intérieur pour le chauffage et l’énergie utilisée pour le chauffage, mais il s’agit d’une équation plus complexe que le SEER, car elle tient également compte des besoins en chauffage d’appoint et de l’énergie utilisée pour dégivrer l’appareil. Recherchez une cote HSFP entre 8 et 10.
Les thermopompes comportent souvent des options qui les rendent plus efficaces. En voici quelques-unes

Un serpentin désurchauffeur qui chauffe l’eau en recyclant la chaleur résiduelle (ou sur un système RCC, un récupérateur de chaleur du réfrigérant qui utilise également la capacité supplémentaire de la pompe pour chauffer l’eau pendant les hivers doux).
Des compresseurs et des moteurs bimodes qui permettent d’économiser de l’énergie en s’ajustant à la hausse ou à la baisse en fonction du niveau de chauffage ou de refroidissement nécessaire.
Les compresseurs Scroll sont plus silencieux, plus efficaces et plus durables que les compresseurs traditionnels.
Bien que nombre de ces caractéristiques ne se trouvent que sur des pompes à chaleur plus coûteuses, elles compensent la dépense initiale en aidant les pompes à chaleur à fonctionner plus efficacement et à économiser davantage d’énergie pendant toute leur durée de vie.

Vous savez donc maintenant comment acheter une pompe à chaleur, mais celle-ci vous fera-t-elle vraiment économiser de l’argent ?

Les pompes à chaleur vous font-elles économiser de l’argent ?

Le coût d’installation et de fonctionnement des différents types de pompes à chaleur varie considérablement. Les pompes à chaleur géothermiques sont plus chères à installer que les pompes à chaleur à air, jusqu’à trois fois plus, car les pompes géothermiques nécessitent de creuser jusqu’à la source de chaleur et impliquent des systèmes de transfert de chaleur plus complexes. Cela peut devenir un peu coûteux selon le terrain de votre propriété. Attendez-vous à payer entre 5 000€ et 7 500€ pour un système de pompe à chaleur géothermique. Les pompes à chaleur à air sont beaucoup moins chères, de l’ordre de 1 500 à 4 000€ en moyenne, car elles sont généralement plus simples et leur installation est plus facile.

Le coût de fonctionnement et de réparation d’une pompe à chaleur varie selon le type de système. Il est moins coûteux de faire fonctionner une pompe à chaleur géothermique parce que le sol et l’eau ont une température relativement constante qui permet à la pompe à chaleur de fonctionner efficacement. Les systèmes géothermiques ont également l’avantage de ne pas être exposés aux intempéries extérieures, ce qui évite une usure importante. En revanche, ils peuvent être coûteux à réparer si vous devez accéder à une partie souterraine du système. Les systèmes à air sont faciles d’accès et d’entretien, mais ils peuvent nécessiter un entretien plus régulier parce qu’ils sont exposés aux éléments. De plus, les pompes à chaleur à air peuvent utiliser plus d’énergie supplémentaire pour fonctionner, surtout dans les climats plus froids, ce qui vous coûtera plus cher sur votre facture de services publics.

Les pompes à chaleur peuvent vous faire économiser entre 30 et 40 % ou plus sur votre facture d’électricité, mais la négligence réduit l’efficacité de la pompe à chaleur au fil du temps [source : EERE]. Il est important de tenir compte du climat dans lequel vous utiliserez la pompe à chaleur pour vous assurer que vous choisissez un système qui peut fonctionner efficacement dans votre région. En fin de compte, les pompes à chaleur peuvent vous faire économiser beaucoup d’argent sur les services publics si vous êtes un bon candidat et si vous installez le bon type de pompe pour votre région.

Lisez ce qui suit pour connaître le coût de fonctionnement et de réparation de votre nouvelle pompe à chaleur.

Entretien de la pompe à chaleur

Si vous utilisez votre pompe à chaleur régulièrement, vous devez changer le filtre environ une fois par mois. Vous pouvez probablement vous contenter de changer le filtre tous les trois mois si vous ne faites fonctionner l’appareil que périodiquement. Maintenez les ventilateurs et les serpentins propres et exempts de débris, et faites inspecter votre pompe à chaleur par un professionnel une fois tous les ans ou tous les deux ans.

Les problèmes courants des pompes à chaleur sont les suivants : faible débit d’air, conduits non étanches ou bruyants, problèmes de température, utilisation d’une charge de réfrigérant incorrecte, cliquetis, grincements et grincements. Si vous le pouvez, essayez d’isoler l’emplacement du problème. Le débit d’air est-il faible à la sortie d’un seul registre ou tous les registres ont-ils un débit d’air faible ? Le bruit incriminé provient-il des conduits d’air ou de l’unité de pompe à chaleur elle-même ?

Il y a plusieurs choses que vous pouvez faire pour identifier et éventuellement résoudre un problème de pompe à chaleur avant de faire appel à un professionnel. Tout d’abord, si l’unité ne fonctionne pas, essayez de réinitialiser son moteur. Vérifiez le système d’allumage de la pompe et assurez-vous qu’il n’y a pas de disjoncteur déclenché ou de fusible grillé. Vérifiez le thermostat pour vous assurer qu’il fonctionne correctement. Changez le filtre s’il est sale et assurez-vous que le flux d’air n’est pas bloqué. Si les conduits d’air font du bruit lorsqu’ils se dilatent et se contractent, vous pouvez essayer de faire une bosse sur le côté du conduit pour rendre la surface plus rigide. Si vous entendez des grincements à l’intérieur de l’appareil, vous devrez peut-être remplacer ou ajuster la courroie du ventilateur qui relie le moteur et le ventilateur. Un bruit de grincement peut indiquer que les roulements du moteur sont usés, ce qui nécessitera l’aide d’un professionnel pour le réparer.

Gardez à l’esprit que si vous n’êtes pas doué pour la mécanique, vous ne devriez probablement pas tenter d’effectuer ce type de réparation. Et comme les pompes à chaleur peuvent contenir des matières dangereuses, c’est une autre bonne raison de faire appel à un professionnel. Une fuite de produits chimiques est une mauvaise nouvelle et vous pouvez facilement vous blesser en manipulant un appareil cassé.

Une pompe à chaleur devrait durer entre 10 et 30 ans, les unités géothermiques étant en tête en termes de longévité. En fait, certains composants des pompes à chaleur géothermiques peuvent durer encore plus longtemps. Gardez à l’esprit que la technologie peut évoluer avant que votre pompe à chaleur ne soit usée, et qu’il se peut donc que votre pompe à chaleur ne soit plus en mesure d’être réparée par un technicien. De nouvelles technologies peuvent rendre les thermopompes plus sûres ou plus efficaces, et vous voudrez peut-être garder un œil sur les nouveaux types de thermopompes.

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