Comment fonctionne la fameuse pompe à chaleur et quels travaux ça génère?

JMJ insiste souvent sur le remplacement des chauffages au fioul (marrant, en Belgique on dit mazout, je viens d’apprendre que ça vient du russe plutôt que de l’anglais) par des pompes à chaleur.

Mais concrètement, qu’est-ce que ça implique niveau travaux et dispositifs ? J’ai cru comprendre qu’il y avait plusieurs sortes de PAC.

Quand on vivait en Nouvelle-Zélande, ce qu’ils appellent heatpump était en fait une sorte de climatiseur chaud/froid (qui ne chauffait donc que le salon, mais c’était toujours mieux que le seul chauffage électrique de merde) avec une énorme boîte placée à l’extérieur de la maison, juste de l’autre côté du mur.

De quoi exactement parle JMJ ?

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Je pense qu’il parle bien de ça, les « clims réversibles » ou pompes à chaleur simples qui captent les calories dans l’air. Certaines dans la terre.

Mais comme pour les frigos et les climatiseurs, quid des gaz utilisés ? Les fuites de ces gaz (à effet de serre de mémoire 1000x + importants que le CO²) font parti des problèmes actuels…

Oui, je me posais la question aussi pour les gaz… M’enfin, on a déjà tous un frigo, alors bon… Et puis le reste de la maison, on le chauffe comment ? J’imagine qu’il y a des systèmes pour diffuser la chaleur dans toutes les pièces, mais alors, ça donne quoi comme travaux ?

L’arrière des frigos pourrait pas servir de chauffage d’appoint ? Les ordis aussi, d’ailleurs. En tous cas en été ça aggrave le problème des 46° !
C’est une « question bête » mais je me demande vraiment si la réflexion mérite d’être faite, d’une façon ou d’une autre.

Il me semble que le refroidissement des data centers (OVH je crois?) est utilisé pour la production d’eau chaude. Peut-être qu’ils pourraient faire pareil pour les frigos industriels ?

Bon ils (Microsoft) mettent aussi des data centers dans la mer pour les refroidir…

Certains DC sont « jumelés » avec des structures qui nécessitent du chaud, par ex. des piscines.

Mais pour que le refroidissement soit plsu efficace pour le DC, certains ont la « bonne idée » de les construire dans le Nord (scandinavie entre autres). Je pense que c’est pas un bon calcul, ça risque de réchauffer encore plus vite ces régions, et la différence entre T° avant/après causerait un effet pire que de réchauffer des régions plus chaudes.
Je sais pas si j’ai raison, par contre. Si vous avez des explications (pour/contre ?), je prends.

@ds.laetitia Je ne suis pas un spécialiste mais j’ai un peu étudié la question avant d’en installer une pour mon chauffage. Voilà quelques éléments.
Les pompes à chaleur (PAC) utilisées pour le chauffage fonctionnent comme une climatisation mais dans l’autre sens. On parle de clim réversible. Elles récupèrent de l’énergie dans l’environnement : une nappe d’eau souterraine (via un forage et circulation d’eau), le sol (géothermie de surface, via des tuyaux enterrés dans le jardin), ou l’air (aérothermie, via un groupe type climatisation avec le gros ventilateur qui souffle). Dans tous les cas, les calories sont récupérées par une machine de type frigorifique (compression / détente) contenant un fluide frigorigène. On compresse d’un coté avec un compresseur électrique (consommation de la PAC), et on détend de l’autre. C’est comme si tu mettais le coté froid de ton frigo, porte ouverte, dehors et que tu te servais de l’échangeur qui est derrière pour chauffer ta maison.
L’intérêt d’une PAC est qu’elle produit une quantité d’énergie thermique supérieure à la quantité d’énergie électrique consommée. Le rapport entre E chaleur / E elec est appelé coefficient de performance (autour de 4 actuellement) : pour 1 kWh elec consommé, tu as 4 kWh de chauffage. Très économique en conso !
L’installation coté habitation peut être soit un plancher chauffant, soit des boitiers fixés aux murs (comme les clims, dts « split ») ou posés au sol qui soufflent de l’air chaud, soit des gaines dans le faux plafond avec des grilles de sortie d’air (dits « gainable »).
Le plus efficace pour la consommation et le confort est le plancher chauffant, mais l’investissement est supérieur et nécessite de gros travaux (en général c’est prévu à la construction, difficile ensuite, sauf grosse rénovation). Ce système n’est pas vraiment réversible : le fonctionnement en clim n’est pas possible (risque de flaques d’eau de condensation au sol). Rafraichissement tout au plus. Le plus simple est le système split : il suffit de faire passer les canalisations entre le groupe extérieur et les unités intérieures : quelques trous dans les murs et des goulottes peuvent se mettre dans tous les cas. Le système gainable est plutôt utilisé dans le tertiaire (hotels, magasins).

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Si vous avez de bonnes sources pour avoir un bon tour d’horizon de ce qui existe en la matière je suis extrêment intéressé. Merci @Jean-Di, ta réponse m’aide déjà. J’ai l’impression que c’est très protéiforme comme techno. J’ai assisté de plus ou moins près à l’installation d’une PAC air-air à la construction d’un immeuble neuf. Sauf erreur, le but était de préchauffer les circuits d’eau chaude sanitaire et chauffage avant la chauffe « réelle » par chaudière à gaz (distribution par radiateur classique). Air-air, air-eau, eau-eau… géothermie profonde, ou de surface. Je ne différencie pas ou pas bien toutes ces techno ni leurs performances, leurs coûts, leurs avantages comparés et contrparties… On dirait donc qu’il peut y avoir PAC sans géothermie, peut-il y avoir géothermie sans PAC ? Vous voyez j’ai lu des choses ici de là, mais je n’ai pas encore trouvé de texte ou contenu qui mette bien les choses à plat entre tout ce qui existe ! Je fantasme presque sur un diagramme façon arbre phylogénétique pour m’y retrouver. :sweat_smile:

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@Timothe.L geothermie et PAC sont bien deux choses indépendantes :

  • La PAC est un système qui pompe les calories à l’extérieur du bâtiment, de différentes manières : air (aérothermie), ou sol de surface, forage avec tubes enterrés en circuit fermé, nappe d’eau (géothermie).
  • La géothermie consiste à récupérer de la chaleur dans le sol ou le sous-sol. Elle n’est pas réservée aux PAC : géothermie qui utilise les nappes d’eau naturellement (très) chaude ou la vapeur due au volcanisme (Islande, TOM). Utilisée pour les PAC, elle offre les meilleurs COP mais il faut avoir plus d’espace disponible autour du bâtiment et c’est plus coûteux à l’installation.
    Dis-nous quand tu as trouvé (ou fait !) un beau diagramme :grinning:
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Merci beaucoup pour ces explications, je comprends beaucoup mieux ! Ce qui circule dans les tuyaux, ça reste bien de l’eau comme les radiateurs traditionnels ? Ou de l’air ou autre ?

Je vais rajouter dans ma liste sans fin « comprendre comment fonctionne un frigo » parce que la version air-air m’est un peu difficile à conceptualiser :slight_smile:

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Dans les tuyaux des planchers chauffant c’est de l’eau (avec des additifs, anti-fongique, anti…), pour les PAC air-air l’unité extérieure (le gros bloc comme pour une clim) est reliée à / aux unité(s) intérieure(s) par les tubes en cuivre spéciaux dans lesquels circulent le fluide réfrigérant.

Concernant le principe de fonctionnement, que ce soit un frigo, une clim (qui est une PAC air-air qui fonctionne à l’envers) ou une PAC, c’est exactement la même chose. Ce qui change c’est le milieu dans lequel on prélève les calories et la manière dont on diffuse la chaleur (air ou eau chauffés). Mais la machine frigorifique est du même type.
Ces systèmes sont assez déroutants car on ne peux pas appréhender leur fonctionnement sans avoir recours à un peu de thermodynamique : les mécanismes principaux sont la compression, la détente, l’évaporation, la condensation. Je ne maîtrise pas assez pour t’en dire plus.
Tu peux trouver sur le net des schémas de principe qui devraient t’aider. Par exemple ici il y a des schémas et des animations : https://elyotherm.fr/principe-de-fonctionnement-pac
Le schéma de gauche c’est une PAC aérothermique air-eau et celui de droite une PAC geothermique eau-eau. Le serpentin rouge à droite peut être un plancher chauffant ou des radiateurs.

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S’il y avait un badge « encyclopédie » je te le décernerais ! :smiley:

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Pour compléter les informations très précises de Jean-Di, il y a aussi des PAC géothermique avec forage en profondeur (pas spécifiquement pour trouver des nappes d’eau même si on peut tomber dessus sans en chercher). C’est ce que j’ai chez moi depuis 12 ans. Çà offre un meilleur rendement que les PAC géothermiques à capteurs horizontaux, car on descend des profondeurs garantissant une température quasi constante (2 puits de80m chez moi), mais le forage est coûteux. A l’époque ou je m’étais intéressé à tout ça (plus de 12ans donc) j’en avais conclu que les PAC air/air n’étaient pas très performantes et étaient intéressante plutôt en réhausse d’un chauffage existant (comme expliqué par Thimoté)…mais les rendements ont sans doute augmenté.
Si j’ai un plancher chauffant à eau, il me semble que certains installateurs proposaient à l’époque des plancher chauffants avec du gaz (comme dans les frigo)…je ne suis pas sur que ce soit encore utilisé. Cela offrait une meilleure performance mais par contre pas top en cas de fuite et pour refaire une mise à niveau.

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Les PAC air-air seront toujours les moins performantes, malgré les progrès du fait de la source chaude utilisée (l’air extérieur).
Avec un forage on doit avoir une température à peu près constante autour de 12° je pense, même quand il fait -10°C dehors.
En revanche, une PAC qui pompe la chaleur de l’air à -10°C a du boulot (même si en théorie il y a de l’énergie à récupérer puisqu’on on est au dessus de -273°C), et dans ces conditions de COP chute vers 1, sans compter les cycles de dégivrage parfois nécessaires, où l’unité extérieure chauffe pour faire fondre la glace qui se forme sur l’échangeur. Pour ces raisons il me semble que dans les régions très froides il n’est pas pertinent d’installer pas de PAC aérothermiques.

@GuillaumeW j’ignorais qu’il y avait des planchers chauffants n’utilisant pas l’eau comme fluide caloporteur. Tu as une idée du gain en performances par rapport à l’eau ? Je ne trouve rien sur le net.

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@Jean-Di difficult de retrouver les sources mais il visiblement c’est interdit depuis 2014.
A mon époque un fournisseur (sofath) proposait du eau extérieur / gaz plancher. Mais il y aura aussi du gaz/gaz avant. L’idée était de limiter les échanges et les pertes mais je n’ai plus de chiffres en tête.
Je viens de trouver un article qui en parle dans le cadre d’une rénovation ici https://www.sistemprovence.fr/103-actualite-plancher-chauffant--reconversion-retrofit-d-une-installation-de-geothermie-gazgaz-actualites2.html

@GuillaumeW Merci pour le lien.

En ce moment sur les Pac air-eau ya Coup de Pouce + ma prime renov OU Cite selon vos ressources. (Jusqua 50+% de la pac vers 11ke pris en charge)
Le cite se terminera fin dannee pour les déciles 9 et 10. Le coup de pouce actuel fin 2021.

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Bonjour,
Je complète un peu les réponses précédentes, une pompe à chaleur fonctionne en efffet avec une source chaude et une source froide. L’idée est de récupérer de la chaleur dans la source chaude pour la mettre dans dans la source froide. La source chaude peut être de l’air, de l’eau ou le sous sol.
La source froide c’est soit de l’air envoyé directement dans la maison (c’est vraiment pas confortable), soit de l’eau qui passe dans un plancher chauffant ou radiateur basse T° (c’est ce qui se fait en général aujourd’hui), en rénovation il faut souvent changer les radiateurs qui ne sont pas adaptés à la basse tempréature.
Pour résumé très grossièrement :
Pac sur Air: COP moyen annuel inférieur à 3 c’est mieux qu’un radiateur électrique, mais c’est très « thermosensible », à moins de 5°C extérieur les performances diminuent largement, à éviter dans les régions fraiches, mais très bien dans le sud ou en bretagne.
PAC sur nappe (si disponible) : le top du top COP supérieur à 5, parfois beaucoup plus selon la température de la nappe
PAC géothermie prodonde : également très performant (COP de 5) mais assez cher à l’investissement pour le forage. Ca reste concurrentiel avec les subventions pour des gros projets.
PAC géothermie de surface : avec des tuyaux enterrés à faible profondeur, rendement intéressant (COP > 3.5 environ) c’est la solution que je préconiserai pour de la maison individuel même si c’est plus cher que des PAC sur air.

Dans tous les cas le fluide frigo est un vrai problème, les fuites sont réelles et très préjudiciables pour le climat. Mais les normes évoluent assez vite et dans le bon sens, la technologie permet aujorud’hui d’avoir des gaz frigo presque sans incidence.

On peut toujours aussi faire du froid avec un PAC, mais bonjour l’effet rebond et les consommations supplémentaires, une maison ne devrait jamais être climatisée!

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Le sujet est super intéressant. Merci à tous les contributeurs.
J’ai un cas perso dans ma copropriété, mais qui doit concerner un paquet d’immeubles en France :
J’ai actuellement un chauffage gaz, qu’il va falloir rénover. Je me pose la question d’intégrer une PAC pour diminuer notre empreinte carbone.
Le chauffage à gaz est tout bête : on chauffe de l’eau au niveau de la chaudière dans mon sous-sol, et il y a un réseau de canalisations qui distribue cette eau vers les chauffages dans les différents appartements.
Il me semble que je ne peux pas me passer à 100% du gaz, mais avoir un système PAC + appoint gaz. J’imagine qu’on peut mettre la PAC sur le toit, avec ajout de tuyaux pour échanges de chaleur vers la chaufferie entre le toit et le -1 ?
Concrètement, ça se fait ?
Est-ce qu’on a une idée de l’impact sur le coût récurrent de chauffage ?
Est-ce qu’éventuellement on peut s’en servir aussi pour faire du froid ?

Je ne sais pas répondre dans le détail, mais oui, ça se fait, au moins dans le neuf en tout cas, mais je n’ai aucun retour d’expérience sur le sujet. On vient de finir un bâtiment neuf avec PAC eau-eau dans un local dédié en toiture qui préchauffe l’eau de chauffage pour la chaufferie gaz standard en sous sol.

Plus généralement, Carbone4 a publié ce rapport fin 2018 sur les moyens consacrés à la production de chaleur renouvelable :

Il me semble avoir déjà vu de la géothermie en rénovation de co-copropriété. Mais c’est un souvenir lointain seulement, désolé.

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