La Pompe à chaleur dans le neuf

Dossier de presse « Neuf »
POMPE A CHALEUR
:
LA SOLUTION OPTIMALE POUR
LE CHAUFFAGE ET L ’ EAU CHAUDE SANITAIRE DES BATIMENTS NEUFS
La construction d'un bâtiment représente toujours un projet important, d'un point de vue
architectural, économique, écologique et de confort pour ses occupants. Aujourd’hui, la
RT 2012 impose, de plus, un niveau très basse consommation pour tout bâtiment neuf
obtenant un permis de construire déposé :
 à partir du 28 octobre 2011 pour les bâtiments neufs de bureaux, d'enseignement primaire
et secondaire, d'accueil de la petite enfance, de cités universitaires, foyers de jeunes
travailleurs, bâtiments neufs résidentiels en zone ANRU ;
 à partir du 1er janvier 2013 pour tous les bâtiments résidentiels autres que ceux cités
ci-dessus.
Autant dire que nombre de projets actuels de construction neuve sont déjà conçus sur cette
base. Comment consommer moins de 50 kWhep/m²/an pour le chauffage, le
rafraîchissement, l’eau chaude sanitaire, les auxiliaires associés et l’éclairage ? Seules les
solutions à haute efficacité énergétique peuvent répondre à ces nouveaux plafonds de
consommation.
Grâce à leurs hautes performances énergétiques et à leurs atouts écologiques indéniables,
les pompes à chaleurs correspondent parfaitement à ces nouveaux impératifs de
construction.
En effet, les pompes à chaleur utilisent très efficacement l’énergie (électricité
principalement) pour, à tout instant, exploiter et valoriser la chaleur provenant de sources
naturelles gratuites (l’air, l’eau, la terre) ou de la chaleur perdue (en récupérant la chaleur
provenant de l’air extrait notamment et, demain, des eaux usées). Ainsi, les PAC peuvent très
sensiblement diminuer la quantité d’énergie nécessaire au chauffage, au rafraîchissement et
à la production d’eau chaude sanitaire (qui devient le 1er poste de consommation) tout en
réduisant fortement les émissions de gaz à effet de serre.
Il est à noter de même que les maisons individuelles ont l’obligation d’intégrer une part
minimum d’EnR et que les PAC permettent de satisfaire à cet impératif.
Côté installation, les pompes à chaleur fonctionnant à basse température sont
particulièrement adaptées pour alimenter un plancher chauffant ou des radiateurs à chaleur
douce. Elles représentent donc une solution idéale pour la construction neuve.
Pompe à chaleur aérothermique, géothermique, chaud seul ou réversible… pour faire le bon
choix, l'AFPAC - Association Française pour les Pompes A Chaleur - conseille et décrypte les
solutions les plus pertinentes.
L’AFPAC en bref - www.afpac.org
Née en février 2002, l’Association Française pour les Pompes A Chaleur assure la promotion des Pompes A Chaleur en France en réalisant des actions de
communication auprès des pouvoirs publics français et européen, afin de les sensibiliser à l'intérêt énergétique et environnemental de ces systèmes de
chauffage en énergie renouvelable.
Réunissant en son sein Bureaux d’Etudes, Centres d’Essais, Organismes Techniques, Industriels, Distributeurs, Installateurs, cette Association de filière est
facilitateur de relation entre tous les acteurs dans le domaine des Pompes A Chaleur en France et en Europe, elle a initié et suivi les travaux de
normalisation et de certification française (NF PAC) et européenne sur les Pompes A Chaleur et les systèmes les utilisant.
Les actions de l’AFPAC s’inscrivent pleinement dans les orientations fixées par le Grenelle de l’environnement et les engagements des Pouvoirs publics.
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 L ES POMPES A CHALEUR POUR CHAUFFER ET PRO DUIRE L ' EAU CHAUDE
SANITAIRE EN HABITAT INDIVIDUEL NEUF
 La pompe à chaleur, aérothermique ou géothermique, couplée à un plancher
chauffant et rafraîchissant
Solution privilégiée dans une grande majorité des constructions actuelles, le
chauffage par le sol multiplie les atouts : confort, esthétisme, performance. De nos
jours, le chauffage par le sol est dit à "basse température". Il est intégré dans une
chape isolée par le dessous et la température au sol ne dépasse jamais 28°C.
Le plancher chauffant permet une totale liberté pour l'aménagement des pièces.
Du fait de son intégration dans le sol, ce système constitue le corps de chauffe :
-
le plus grand : toute la surface de la pièce est chauffée/rafraîchie ;
le plus silencieux : absence de bruit de ventilation ou de circulation d'eau dans les
canalisations ;
le plus propre : pas de trace de salissures sur les murs ;
le plus sain : plus de brassage de poussières, ni d'acariens.
le plus confortable : chaleur douce, sans mouvement d'air.
le plus esthétique : il ne se voit pas !!!
Pour alimenter le plancher chauffant, la pompe à chaleur est la meilleure alliée.
Elle est l’un des moyens les plus performants pour fournir de la chaleur à usage de
chauffage. Le plancher chauffant, forme de radiateur réparti sur toute la surface du
sol, offre le meilleur rendement d’émission possible.
Le plancher chauffant nécessite des températures de
fonctionnement basses entre 22 ° et 40 °, la température du
sol n’excédant jamais 28°C. Ce type de température est
idéal pour une pompe à chaleur dont la performance est
d’autant meilleure que la température requise par les
émetteurs est faible.
Géothermie et plancher chauffant
En fait, plus basses sont les températures d’eau nécessaires,
meilleur sera le rendement dit COP*. Il pourra ainsi atteindre plus de 3 voire 4 et 5.
Pour chauffer une grande maison de 250 m² nécessitant normalement 8 kW de
puissance de chauffage, une pompe à chaleur ne consommera que 2 kW
électrique (COP de 4).
En l’alimentant avec une eau fraîche (à ~18°C), le plancher
devient rafraîchissant. Il se comporte en absorbeur de chaleur
lorsque la température ambiante est supérieure à la
température du plancher. De même, en été, le corps peut
céder l'excès de chaleur issu de son métabolisme vers des
parois plus fraîches : c'est le principe du rafraîchissement par
rayonnement absorbé.
Il en va de même pour les parois du local concerné.
Aérothermie et plancher chauffant
*COP : rapport entre la quantité de chaleur produite par la pompe à chaleur et l'énergie électrique consommée par
le compresseur. Plus le chiffre est élevé, plus le système est performant. Le plafond est actuellement de 7.
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 La pompe à chaleur aérothermique couplée à un équipement centralisé en
faux plafond, ou couplée à des unités intérieures par pièce
Pour les installations traditionnelles de chauffage par vecteur air, la pompe à chaleur
air/air peut satisfaire les besoins tant de chauffage que de climatisation.
Pour l'installer, il suffit de disposer d'un jardin ou d'une cour pour y installer l'unité
extérieure et d'emplacements pour les unités intérieures ou pour le passage des
gaines pour distribuer l’air. Les unités intérieures s'installent couramment au-dessus
des portes des pièces à chauffer. La distribution de l’air peut aussi être effectuée par
la mise en place d’un faux plafond servant de caisson de distribution.
La jonction entre la ou les unités intérieures et l’unité extérieure est assurée par un jeu
de tuyauteries frigorifiques.
La pompe à chaleur air/air est constituée de deux types d’unités :
- l'unité extérieure puise des calories dans l'air extérieur - même au cœur de l'hiver et les envoie vers l'unité intérieure après en avoir relevé leur niveau de
température ;
- la ou les unités intérieures diffusent ces calories dans la maison.
L'installation d'une pompe à chaleur air/air permet de réduire la consommation de
chauffage d'une maison grâce à l'énergie gratuite puisée dans l'air extérieur. Cette
solution contribue donc à préserver les ressources énergétiques de la planète. De
plus, elle ne nécessite pas de gros travaux et s'adapte facilement à la disposition des
pièces.
 La pompe à chaleur productrice d'Eau Chaude Sanitaire (ECS)
Plusieurs systèmes sont disponibles pour assurer cette fonction :
- le chauffe-eau thermodynamique autonome sur air ambiant non chauffé
Il est installé à l’intérieur d’un local non chauffé.
Il va puiser les calories dans l’air ambiant de ce local
pour alimenter le ballon de stockage d’ECS.
Le stockage de l’Eau Chaude Sanitaire est positionné
en volume non chauffé. La température du local va
décroitre en fonction de la durée de fonctionnement
de l’équipement. Il est donc nécessaire de disposer
d’un local non-chauffé d’un volume (donc d’une
surface) suffisante. Le puisage des calories dans un
local chauffé est interdit. Le système est composé :
• d’un système thermodynamique intégré au ballon
de stockage qui assure le transfert des calories de
l’air ambiant vers le volume d’eau contenu dans le
ballon de stockage ;
• d’un ballon de stockage d’Eau Chaude Sanitaire ;
• d’un appoint électrique ou hydraulique qui assure le complément nécessaire à
la pompe à chaleur en cas de besoin.
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- le chauffe-eau thermodynamique autonome sur air extérieur
Les calories sont puisées dans l’air extérieur.
Il est aussi possible de réaliser un mélange d’air extérieur et d’air extrait.
Le système est composé :
• d’un système thermodynamique intégré ou dissocié du ballon de stockage qui
assure le transfert des calories de l’air extérieur vers le volume d’eau contenu
dans le ballon de stockage d’Eau Chaude Sanitaire ;
• d’un ballon de stockage d’Eau Chaude Sanitaire ;
• d’un appoint électrique ou hydraulique qui assure le complément nécessaire à
la pompe à chaleur en cas de besoin.
- La pompe à chaleur double service air extérieur/eau (chauffage et production
d’Eau Chaude Sanitaire) ou bien la pompe à chaleur double service eau
glycolée/eau (chauffage et production d’Eau Chaude Sanitaire).
La pompe à chaleur prélève les calories contenues dans l’air extérieur ou dans le
sol. Les pompes à chaleur double service air extérieur/eau ou eau glycolée/eau
fonctionnent en mode alterné. La régulation doit assurer le confort tant en
chauffage qu’en production d’Eau Chaude sanitaire.
 Pompes à chaleur combinées ou multifonctions pour les logements individuels
Les pompes à chaleur combinées ou multifonctions dites « 3 en 1 ou « 4 en 1 »
permettent de ventiler, chauffer, rafraîchir et, pour certaines, produire de l'Eau
Chaude Sanitaire, pour assurer :
-
un air sain, renouvelé en permanence ;
-
une atmosphère confortable et chauffée en hiver ;
-
une ambiance agréablement rafraîchie en été ;
-
de l'eau chaude toute l'année.
Basée sur le système d'une ventilation mécanique contrôlée (VMC) simple ou double
flux, ces pompes à chaleur sont combinées avec un système de ventilation
performant :
- l'air vicié chaud est extrait des sanitaires et de la cuisine via des bouches
d'extraction. Il traverse le système thermodynamique avant d'être rejeté vers
l'extérieur, via un réseau de conduits ;
- l'air neuf provenant de l'extérieur est amené dans la maison par des bouches
d’introduction d’air ou à l'aide d'un réseau de gaine. Dans ce dernier cas, il est
filtré, puis traverse la centrale thermodynamique où il est réchauffé ou rafraîchi
avant d'être redistribué dans les pièces de vie grâce au ventilateur de soufflage
via des bouches de soufflage.
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Dans le cas des systèmes double flux, le caisson de ventilation intègre une pompe à
chaleur sur l'air extrait qui permet : en hiver, de préchauffer l'air neuf avant de le
diffuser dans les pièces de vies, et en été, grâce à la réversibilité de la pompe à
chaleur, de rafraîchir et déshumidifier l'air soufflé.
Des modules de chauffage, centralisés ou décentralisés, apportent le complément
de puissance sur l'air nécessaire au chauffage lors des périodes hivernales les plus
froides.
Suivant les systèmes il est possible aussi de produire l'Eau Chaude Sanitaire.
Un préparateur d'Eau Chaude Sanitaire connecté à la centrale permet d'exploiter
l'énergie disponible dans l'air extrait et de chauffer l'eau à moindre coût.
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 L ES POMPES A CHALEUR POUR L ' HABITAT COLLECTIF NE UF
 La production d’eau chaude thermodynamique individuelle ou centralisée
La production d’Eau Chaude Sanitaire via un système de pompe à chaleur intégrée
au chauffe-eau thermodynamique individuelle ou par une pompe à chaleur
centralisée dédiée ou double fonction est une excellente alternative aux systèmes
conventionnels. L’économie d’énergie peut aller jusqu’à 60 % par rapport à un
cumulus classique. Il s’agit là d’un usage particulièrement performant des pompes à
chaleur.
 Pompes à chaleur combinées ou multifonctions pour l’habitat collectif
Les pompes à chaleur combinées ou multifonctions dites « 3 en 1 » ou « 4 en 1 »
peuvent également s'appliquer aux bâtiments collectifs. Grâce à la ventilation
mécanique contrôlée (VMC) simple ou double flux appliquée en collectif, le système
assure la ventilation, le chauffage, le rafraîchissement et la production d'Eau
Chaude Sanitaire.
La pompe à chaleur est alors intégrée dans le caisson de ventilation. L'air vicié
chaud est extrait des sanitaires et de la cuisine par des bouches d'extraction.
Il traverse l'échangeur thermodynamique avant d'être rejeté vers l'extérieur. L'air
neuf provenant de l'extérieur est amené dans la maison via des bouches
d’introduction d’air (simple flux) ou à l'aide d'un réseau de gaines et de bouches
d’insufflation (double flux). Dans ce dernier cas, il est filtré, puis traverse l'échangeur
thermodynamique où il est réchauffé ou rafraîchi avant d'être distribué dans les
pièces de vie via des bouches de soufflage.
Des modules de chauffage centralisés ou décentralisés apportent le complément
de puissance sur l'air nécessaire au chauffage lors des périodes hivernales les plus
froides.
La régulation de chauffage est assurée, pièce par pièce, grâce à des thermostats
agissant sur les débits d’air.
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Un préparateur d'Eau Chaude Sanitaire peut être, suivant les systèmes, raccordé à la
pompe à chaleur et permet également d'exploiter l'énergie disponible dans l'air
extrait pour chauffer l'eau à moindre coût.
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Annexe 1
QUEL TYPE D’EMETTEUR DE CHAUFFAGE ASSOCIER A UNE POMPE A CHALEUR ?
 Un plancher rayonnant basse température composé de tubes noyés dans une
dalle de béton, avec circulation d’eau du circuit de chauffage ou du fluide
frigorigène (pompe à chaleur à « détente directe »).
Ce plancher peut être chauffant ou rafraîchissant selon les saisons.
Il est particulièrement bien adapté à la construction de maisons individuelles.
 Des radiateurs basse température : ils fonctionnent avec une eau entre 45 et
50 °C. Cette solution ne peut assurer le rafraîchissement du logement, elle est
toutefois moins coûteuse que la précédente.
 Des ventilo-convecteurs à eau : ce sont des émetteurs de chaleur par air,
raccordés au circuit d’eau de chauffage d’une pompe à chaleur. Ils peuvent
également assurer une fonction de filtration d’air et de climatisation.
 Des unités intérieures à détente directe : ce système peut comporter une unité par
pièce ou une unité centrale, installée dans un faux plafond, dans les combles ou
dans un placard, reliée à un réseau de gaines de distribution d’air. Il peut
également assurer une fonction de filtration d’air et de climatisation.
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Annexe 2
LES POMPES A CHALEUR : UNE SOLUTION D’ENERGIE RENOUVELABLE
Un système de PAC peut contribuer à réduire les émissions de CO2 grâce à son
coefficient de performance annuel (COP) et du fait de l’emploi d’une énergie
faiblement carbonée (pour les pompes à chaleur mues par l’électricité).
Les pompes à chaleur sont décrites par le rapport entre la puissance thermique de
leur machine et la consommation électrique. On lui donne par convention le nom
de coefficient de performance, dit couramment COP. Le COP est le nombre de
kilowattheure (kWh) produit pour 1 kWh consommé.
Ainsi, une pompe à chaleur ayant un COP égal à 3, produit 3 kWh de chaleur par
kWh consommé, soit 2 kWh d’énergie renouvelable gratuite. Pour la même
puissance de chauffe une pompe à chaleur de COP 4 restitue deux fois plus
d'énergie qu'une pompe à chaleur de COP 2 pour le même kWh consommé.
Le COP de toute pompe à chaleur augmente avec l’augmentation de la
température de la « source froide»* et diminue avec celle de la « source chaude»*.
Il peut atteindre 5 à 7 en été pour de l'eau de piscine (air à 25 °C pour de l'eau à
28 °C), mais peut être inférieur à 3 en hiver (les valeurs normalisées communiquées
par les fabricants sont données pour un air à +7 °C extérieur et de l'eau de
chauffage à 35 °C).
Le COP n'a de signification que selon les températures de source froide et de source
chaude données. ll est toujours supérieur à 1, même pour les très basses
températures extérieures (< -15 °C).
* source froide : milieu dans lequel la pompe à chaleur prélève les calories gratuites et disponibles en permanence
source chaude : milieu dans lequel la pompe à chaleur restitue les calories prélevées dans la source froide après
en avoir relevé le niveau de température.
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