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ABC des Pompes à Chaleur

La pompe à chaleur permet de chauffer un bâtiment à partir de la chaleur naturelle.

En quelques mots

La pompe à chaleur est un équipement qui transfère la chaleur naturelle de l’air, de l’eau ou du sol vers un lieu à chauffer (ou à refroidir) : chauffage central et/ou eau chaude sanitaire d’un bâtiment, serres agricoles, piscine, pisciculture, ... 

En effet, l’air, l’eau et le sol contiennent une quantité importante d’énergie qui peut être récupérée. 

Les pompes à chaleur sont considérées comme une technologie d’« énergie renouvelable » dans la mesure où les calories produites sont issues indirectement de la chaleur naturelle du rayonnement solaire. 

Cependant, ce transfert de chaleur n’est possible qu’en injectant de l’énergie électrique. Si la part d’énergie électrique est trop importante, l’intérêt de la pompe à chaleur sera fortement réduit. 

Cette application est surtout performante pour les bâtiments très bien isolés, où les besoins de chauffage sont limités. 

Cette technologie peut également être réversible et rafraichir un bâtiment en utilisant la chaleur moins importante des milieux extérieurs (air, eau, sol). 

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Définition de la technologie

Une pompe à chaleur (PAC) est une machine thermodynamique destinée à assurer le chauffage d’un local à partir d’une source de chaleur externe - située dans l’air, l’eau ou le sol - dont la température est inférieure à celle du milieu à chauffer. Il s’agit donc d’un système qui transfère des calories d’un milieu à bas niveau de température vers un milieu à niveau de température plus élevé. Pour ce faire, la PAC utilise généralement un cycle frigorifique à compression, qui nécessite donc une consommation d'électricité. 

L'avantage énergétique net dépend néanmoins de la consommation électrique associée. Celui-ci est caractérisé par un rendement ou coefficient de performance (COP). La PAC sera d’autant plus efficace et aura donc un COP d’autant plus élevé que la température de la source de chaleur gratuite (air, eau, sol) est élevée et que la température du milieu à chauffer est faible. Ce rendement varie donc selon les saisons. 

Au niveau énergétique, une pompe à chaleur est considérée comme performante si son COP est supérieur à trois. 

Dette énergétique

La dette énergétique d’un objet représente l’énergie qu’il a fallu consommer pour le fabriquer et l’acheminer jusqu’à son lieu d’utilisation. 
 
Dans le cas des systèmes renouvelables, cette dette intègre toutes les étapes : construction, assemblage, transport vers le site de production, recyclage des déchets en fin de vie, … 
 
Une pompe à chaleur bien dimensionnée et reliée à un bâtiment basse énergie, rembourse sa dette énergétique au cours de ses premières années de fonctionnement puis produit une énergie peu carbonée durant toute sa vie, surtout si l’électricité provient d’une installation photovoltaïque.

Durée de vie

Les professionnels considèrent qu'une pompe à chaleur géothermique aura une durée de vie moyenne de 15 à 20 ans. 

Production

La PAC n’est intéressante en Belgique que pour des maisons très bien isolées, pour lesquelles un chauffage sol ou mural sera envisagé (température des chauffages sol à 35°C contre 60-70°C pour des radiateurs normaux), et où les besoins en chauffage sont assez réduits.

Les applications pour chauffer l’eau sanitaire s’avèrent moins performantes car l’eau doit atteindre des températures autour de 60°C, ce qui consommera plus d’électricité. En dessous de ce type de performance de bâtiment, le coût d’investissement et la consommation d’électricité ne sera pas rentable économiquement, ni écologiquement.

Economie d'émissions de CO2

En Belgique, une pompe à chaleur qui fonctionne dans de bonnes conditions, peut économiser jusqu’à 2 tCO2/an (par comparaison avec une chaudière au gaz) ou 4 tCO2/an (par comparaison avec une chaudière au mazout), soit l’équivalent de 13.000 ou 21.000 km parcourus en voiture par an.

Intermittence

Jusqu’à une profondeur de 10 m, la chaleur du sous-sol varie selon les saisons.

Au-delà de 10 m, la température varie beaucoup moins entre les saisons, et reste ainsi constante. La performance de la pompe à chaleur sera donc augmentée durant toute la saison de chauffe. En Belgique, on observe une température entre 10°C et 14°C entre 20 et 30m de profondeur.

Suivant certaines configurations du sol, le système peut-être même réversible, et ainsi stocker la chaleur de l’été dans le sol, pour être ensuite puisée en hiver. On parle alors de “géocooling”.

Sécurité et maintenance

Une fois installée, la pompe à chaleur exige cependant peu d’entretien. Les coûts d’entretien resteront limités vu l’absence de combustion (de gaz ou mazout). Les pièces s’usent moins rapidement et vu que ce système ne nécessite pas de cheminée, celle-ci ne générera également pas de coûts.

Impacts environnemental et social

Les pompes à chaleur récentes sont en général chargées avec des fluides frigorigènes, essentiels à leur bon fonctionnement. Ces fluides transfèrent les calories de la source froide à la source chaude. 
 
Il en existe de différents types, avec des impacts différents sur l’environnement. Or chaque année, entre 3 et 10% de la masse de ces fluides sont perdus par des fuites. 
 
Des législations environnementales européennes et régionales interdisent désormais les fluides les plus nocifs. Les autorités continuent à contrôler et réglementer afin de rendre ces fluides les moins impactants possibles pour l’environnement.

Investissement individuel

La Région bruxelloise encourage les particuliers à s’équiper de pompes à chaleur géothermiques.

Une cartographie géothermique a été réalisée. Les citoyens et les professionnels peuvent désormais connaître le gisement thermique sous leurs pieds à plus de 150m.

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