La pompe à chaleur et le chauffage par le plancher

Du point de vue de l’utilisation des pompes à chaleur, la solution du chauffage par le plancher est incomparablement plus avantageuse que toute autre solution (radiateurs ou ventiloconvecteurs). Les arguments sont les suivants:

Le coefficient de performance de la pompe thermique est exprimée par une fonction, non par une valeur. La valeur thermique maximale de cette fonction est de 35°C.

Cela signifie qu’une pompe à chaleur peut normalement livrer une quantité double de chaleur si elle doit fournir l’agent thermique à 35°C au lieu de 60°C. En d’autres mots, si pour le chauffage de l’immeuble on utilise le système du plancher chauffant, la puissance de la pompe à chaleur nécessaire est la moitié de la puissance des autres systèmes de chauffage, qui  demandent que l’eau soit chauffée à 60°C.

Les conséquences de cette situation sont très claires:

Si un immeuble est chauffé par une pompe à chaleur, et que l’installation intérieure soit intégrée dans le plancher, on aura:

- une pompe à chaleur plus efficace et moins coûteuse

- des coûts d’exploitation deux fois moins élevés, par rapport à la capacité de la pompe.

Les systèmes de chauffage par plancher utilisent un agent thermique à température plus réduite, qui entraîne des pertes thermiques également plus réduites.

La durabilité de ces systèmes de chauffage est d’environ 50 années, alors que la plupart des radiateurs doivent être échangés tous les deux ans, pour éviter la corrosion.

L’agent thermique des systèmes de chauffage par plancher est toujours propre, parce qu’il n’y a pas de corrosion, ce qui annule le risque de blocage des robinets, des filtres etc.

Les systèmes complexes de chauffage par plancher et refroidissement par plafond ont rapporté dans le cadre normal le concept de climatisation ou air conditionné.

Les installations de climatisation les plus modernes impliquent le chauffage par plancher et le refroidissement par plafond, sous le plâtrage. Une solution encore meilleure, qui réduit à moitié les coûts, est d’installer un seul système dans le mur, sous le plâtrage, tant pour le chauffage, que pour le refroidissement.

Le fonctionnement de la pompe à chaleur

La pompe à chaleur prend la chaleur de l’environnement (air, eau ou sol) et la restitue pour chauffer et rafraîchir une habitation, à des coûts économiques.

Une pompe à chaleur peut fonctionner jusqu’à des températures extérieures de – 20ºC.

Les pompes à chaleur ont à la base deux principes majeurs:

- l’absorption de la chaleur du milieu extérieur, pour le fonctionnement en régime de chauffage de l’habitation; ou la distribution de la chaleur dans le milieu ambiant, pour le fonctionnement en régime de refroidissement de l’habitation

- l’absorption et la distribution de la chaleur utilisent les éléments: air, eau, sol.

Le fonctionnement de la pompe à chaleur

La pompe à chaleur n’est pas une découverte de dernière heure. En fait, ses origines se trouvent au début du XXe siècle, depuis l’invention du réfrigérateur.

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur suppose:

- un corps à plus basse température, appelé « la source froide » (et qui arrivera dans l’évaporateur);

- un corps à température  encore plus basse que celle de la source froide, qu’on nomme « agent frigorifique »;

- un corps qui devra recevoir la chaleur, par l’intermédiaire de l’agent frigorifique et le condensateur, nommé « agent thermique ».

L’agent frigorifique, en plus d’avoir un point d’ébullition très bas (environ -2ºC), a aussi la propriété d’absorber l’énergie, passant de l’état liquide à l’état gazeux, et peut facilement céder la chaleur, revenant à l’état liquide initial.

Au moment où l’agent frigorifique se transforme en gaz par l’absorption de chaleur de la source froide, celui-ci est introduit dans un compresseur (seuls les gaz peuvent se comprimer – les liquides sont incompressibles) et pendant la compression, la température de l’agent frigorifique monte beaucoup, dépassant celle de l’agent thermique, pour lui céder la chaleur.

Ensuite, l’agent frigorifique revient lentement à son état initial (liquide), étant passé par une vanne d’expansion, où il perd la pression accumulée dans le compresseur.

Le cycle est ensuite repris, et la pompe à chaleur distribue la chaleur depuis la source froide vers l’agent thermique – bien sûr par l’intermédiaire de l’agent frigorifique et le compresseur.

Le fonctionnement est basé sur un cycle frigorifique (thermodynamique) à compression de vapeurs, similaire, comme principe, aux appareils d’air conditionné ou aux réfrigérateurs.

Le système de climatisation inverter

La technologie inverter est un concept assez connu aujourd’hui dans le domaine de la climatisation. Cette technologie, utilisée pour les climatiseurs réversibles, représente le point le plus important de l’efficacité énergétique, grâce à son mode de fonctionnement innovant.

Le système de climatisation inverter (à onduleur) n’utilise pas un compresseur à vitesse constante, mais l’un à vitesse variable; ainsi, la capacité de refroidissement et de chauffage de l’appareil d’air conditionné peut varier pour s’adapter aux conditions de l’espace intérieur et à celles de température. La clim inverter est donc beaucoup plus économique et efficace et le bruit est beaucoup diminué par rapport aux équipements standard.
Les unités à technologie inverter présentent quelques grands avantages comprenant des fonctions de première classe:

- Les climatiseurs à onduleur peuvent épargner jusqu’à 45% de l’énergie consommée par les appareils d’air conditionné classiques et assurent une grande efficacité énergétique par rapport à un radiateur. A la différence des climatiseurs conventionnels, les équipements inverter peuvent contrôler a vitesse du compresseur pour régler le refroidissement et le chauffage. Lorsque la température de l’intérieur atteint le niveau souhaité, ces appareils réduisent la vitesse du compresseur et maintiennent la température. L’économie d’énergie électrique résultée est considérable.

- La technologie des compresseurs inverter assurent plus rapidement un chauffage plus fort. Le climatiseur inverter assure le niveau de chauffage souhaité dans des conditions de température extérieure de jusqu’à -15°C. Pourvus d’une large échelle de valeurs de chauffage et refroidissement, les appareils à onduleur refroidissent ou chauffent l’appartement même à des températures extrêmes.

- Les équipements inverter peuvent régler les compresseurs à des vitesses plus élevées pour de meilleures performances, de sorte que la température souhaitée soit atteinte dans un laps de temps plus court qu’avec les appareils d’air conditionné habituels, tant pour le refroidissement que pour le chauffage. Au déclenchement des modes « chauffage » ou « refroidissement », le compresseur fonctionne à vitesse maximale pour atteindre rapidement la température sollicitée, à la différence des équipements traditionnels qui activent et désactivent périodiquement le compresseur.

- Les climatiseurs réversibles à technologie inverter sont conçus pour fonctionner de façon optimale à un niveau de bruit minimal, grâce à l’utilisation du compresseur à courant continu.

La typologie des pompes à chaleur réversibles

La climatisation réversible dispose de deux solutions principales: le climatiseur réversible et la pompe à chaleur réversible.

Dans le cas du climatiseur réversible, la première fonction est de rafraîchir l’air, mais il fonctionne aussi comme un chauffage d’appoint. Toutefois, en raison de ses capacités limitées, il ne peut pas remplacer le chauffage central pour couvrir le nécessaire de chaleur dans la saison froide.

Par contre, la pompe à chaleur a comme fonction principale le chauffage. Son autre fonction est celle de rafraîchissement de l’air plutôt que de climatiser. Il faut noter que la pompe à chaleur est une solution écologique, puisqu’elle fonctionne majoritairement à énergie renouvelable. La pompe à chaleur est un investissement rentable au budget d’un ménage, parce qu’elle permet d’épargner 75% des coûts réservés au chauffage au cours d’une année. Ainsi, l’investissement initial sera amorti dans une période de 2,5 – 5 ans. De plus, grâce à la technologie et aux matériels utilisés pour l’exécution, et à son mode de fonctionnement, la pompe à chaleur a une durée de vie qui dépasse 20 ans.

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur est donc semblable à celui d’un réfrigérateur, sauf qu’il produit du chaud, pas de froid. Pour remplir ses fonctions, la pompe à chaleur transforme en énergie les calories captées en nature (de l’eau, du sol ou de l’air).

Voilà les principaux types de pompes à chaleur en fonction du milieu d’où sont captées les calories:

- Les pompes à chaleur air-eau extraient la chaleur de l’air présent dans le milieu ambiant et utilisent le principe contraire aux installations d’air conditionné ou aux réfrigérateurs. Elles transfèrent la chaleur prise de l’environnement à l’agent thermique utilisé pour le chauffage des immeubles, alors que les appareils d’air conditionné transfèrent la chaleur de l’intérieur des immeubles dans le milieu ambiant.

- Les pompes à chaleur sol-eau extraient la chaleur emmagasinée dans le sol à la suite de son exposition aux radiations solaires. Elles la transfèrent ensuite à l’agent thermique utilisé pour le chauffage de l’habitation, étant connues aussi sous le nom de pompes géothermiques. Les pompes à chaleur sol-eau ont un très bon rendement même dans des conditions de froid plus dures (-25° Celsius), grâce au fait que la température du sol est relativement constante à travers toute l’année, aux profondeurs de plus de 1,5 mètres.

- Les pompes à chaleur eau-eau sont utilisées pour le chauffage des immeubles à proximité des lacs et des rivières, et dans les zones où la nappe phréatique n’a pas de variations significatives d’une saison à autre. Les pompes à chaleur eau-eau qui extraient la chaleur emmagasinée dans l’eau des lacs utilisent un capteur installé horizontalement ou verticalement à une profondeur plus grande, où la température est relativement constante pendant la saison froide.

Le climatiseur réversible, avantages et inconvénients

Les systèmes de climatisation ont le rôle de maintenir les paramètres du microclimat, par des processus de traitement de l’air comme la ventilation, le filtrage, le chauffage, le refroidissement, l’humidification et le sèchement. Le but est d’améliorer le milieu ambiant et les conditions d’activité.

Les exigences de confort et d’autres raisons pratiques ont mené ces dernières années à une croissance considérable des demandes de systèmes de climatisation. Les climatiseurs sont aujourd’hui des installations habituelles dans les logements, sièges administratifs, magasins, centres commerciaux, hôpitaux, restaurants, halles industrielles.

La demande de plus en plus accrue a conduit au développement d’une gamme variée de systèmes de climatisation de plusieurs types. La climatisation centralisée représente la solution idéale pour bon nombre d’espaces, sans porter atteinte à l’esthétique des pièces. Il y a trois grandes catégories de climatisation centralisée: le système multi-split, le système réversible, le plancher de chauffage/refroidissement.

A côté de la pompe à chaleur réversible air-eau ou eau-eau, le climatiseur réversible est l’un des deux systèmes réversibles qui produisent également du chaud et du froid, selon les circonstances.

La fonction principale du climatiseur réversible est d’assurer une température agréable. La fonction de chauffage est plutôt secondaire, on parle d’un chauffage d’appoint. La chaleur émise par un climatiseur réversible n’offre pas le même confort que celle offerte par un système classique de radiateurs.

L’un des grands avantage du climatiseur réversible, c’est qu’elle permet de réduire les dépenses pour l’électricité. Une seule installation pour le chauffage et pour le refroidissement signifie également plus d’espace libre et moins d’argent que pour deux installations distinctes. D’autre part, la climatisation réversible a ses inconvénients. Premièrement, elle ne couvre pas le nécessaire de chaleur pour les températures très baisses. Le système est conçu pour des besoins de chauffage modestes. Un deuxième inconvénient serait le bruit, semblable à celui d’un frigo. Cependant, les fabricants s’efforcent de les rendre plus silencieux.

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