8/3/2019 Pompe a Chaleur Capteur Horizontal Vertical Air

1/4

Mise jour le 24/01/07 par SP_V1

LES POMPES A CHALEUR A CAPTEURS HORIZONTAUX, VERTICAUX OU A AIR

Principe de fonctionnement Un systme thermodynamique (ou pompe chaleur, PAC) un fonctionnement comparable celui d'unrfrigrateur mnager : il assure le chauffage d'un local partir d'une source de chaleur externe (dont la temprature est infrieure celle du local chauffer). Il puise les 2/3 de l'nergie de chauffagedans l'air, l'eau ou le sol (accumulant les calories issues du soleil et de la pluie). La production d'eauchaude sanitaire peut tre assure en mme temps que le chauffage des locaux en hiver; l't, unersistance lectrique ou une installation solaire prend le relais.

Evaporateur : la chaleur est absorbe au milieu extrieurpar vaporisation du fluide frigorigne bassetemprature.

Compresseur : entran par un moteur lectrique, ilaspire et comprime les vapeurs (en augmentant leur

pression et leur temprature), puis les refoule vers lecondenseur.

Condenseur : changeur o les vapeurs repassent l'tat liquide en cdant leur chaleur au milieu extrieur.

Dtendeur : il abaisse la pression du liquide venant ducondenseur et rgle son dbit.

Schma de principe du circuit frigorifique d'une pompe chaleur

Les diffrents types de pompes chaleur

1. Fonctionnement des systmes air/eau et air/air

Les systmes air/eau et air/air Ils rcuprent de l'nergie contenue dans l'air extrieur, et la transfrent un rseau :- soit d'eau chaude (par l'intermdiare d'un changeur sur le circuit frigorifique) ,- soit de distribution araulique desservant les diffrentes pices du logement.Nous nous intresserons ici au cas des systmes air/eau associs un plancher chauffant , qui offrentun meilleur confort d'utilisation que les systmes air/air.

Echangeurs- Le premier changeur est un changeur air, permettant au fluide frigorigne d'changer de la chaleur avec l'air extrieur.- Le second changeur est un changeur eau, assurant leschanges thermiques entre le fluide frigorigne et de l'eau

(ou de l'eau glycole) circulant dans le plancher chauffant.

3

8/3/2019 Pompe a Chaleur Capteur Horizontal Vertical Air

2/4

Mise jour le 24/01/07 par SP_V1

- En dessous de 5C l'extrieur, un appoint lectrique est ncessaire pour couvrir les besoins dechauffage : en effet la chaleur rcupre au condenseur ne suffit plus pour combattre les dperditionsdu btiment

- A partir d'une certaine temprature extrieure, il est prfrable d'arrter la machine et de recourir l'appoint lectrique (celui-ci comporte au moins deux tages de puissance dlestables, ainsi que despingles chauffantes directement intgres dans le circuit de distribution).

2. Les systmes avec capteurs enterrs dans le sol

Le troisime groupe de pompes chaleur (appel aussi pompe gothermale) concerne les systmes capteurs enterrs. Au lieu de puiser la chaleur dans l'air extrieur comme les systmes citsprcdemment, les pompes chaleur eau glycole/eau, sol/eau et sol/sol utilisent des capteurs enterrsdans le sol.

Capteurs constituent la source froide de la pompe chaleur , ils peuvent tre :

Soit horizontaux, enterrs une profondeur pouvant varier entre 0,60 m et 1,80 m suivant lesconstructeurs : cette solution ncessite une surface de terrain de 1,5 2 fois la surface chauffer,elle est principalement destine au chauffage de maisons individuelles neuves ;

Soit verticaux, constitus de sondes de longueurs 70 100 m, le plus souvent en double U et dediamtre 120 mm environ : ce type de capteur ne ncessite aucune surface disponible l'extrieurdu logement, mais impose une sonde de qualit (forage, remplissage) pour garantir la prennitde l'installation.

Performances : La puissance prleve dpend du type de capteur :

Pour des capteurs horizontaux, elle varie de 12 15 W/m de tube (ou de 30 37 W/m de terrain);

Pour des capteurs verticaux (dont le dimensionnement dpend de la composition du sol) elle variede 30 50W/m , pour assurer la prennit de la sonde, l'nergie soutire en un an ne doit pasdpasser 65 100 kWh/m selon les cas.

Le systme eau glycole/eau- rcupre la chaleur du sol par des capteurs (canalisations

en matriaux de synthse enterres dans le sol) danslesquels circule de l'eau additionne de glycol (fluide antigel)

,- transfre la chaleur au circuit d'eau de chauffage.

Le systme sol/eau :

- rcupre la chaleur par des capteurs (canalisations encuivre gaines d'un matriau de synthse anti-corrosion)dans lesquelles circule un fluide frigorifique,

- transfre la chaleur au circuit d'eau de chauffage.

Le systme sol/sol

- rcupre aussi la chaleur par des capteurs danslesquelles circule un fluide frogorifique,

- transfre la chaleur la dalle par un changeur noydans celle-ci, constitu de boucles de tuyauteriescontenant un fluide frigorifique.

Notons que les systmes sol-sol , o un fluide frigorifique, et non del'eau, circule dans le plancher, prsente de ce fait un inconvnient :aucune substitution d'nergie n'est possible ultrieurement enconservant l'essentiel de l'installation (contrairement aux systmeseau glycole/eau et sol/eau o l'alimentation du plancher en eau

chaude peut tre assure par tout type de chaudire).

8/3/2019 Pompe a Chaleur Capteur Horizontal Vertical Air

3/4

Mise jour le 24/01/07 par SP_V1

Le systme eau/eau rcupre de l'nergie par captage d'eau souterraine (nappe phratique, lac,rivire) dont la temprature est constante et assez leve (12 14C selon les rgions).

Les Performances

Les PAC fournissent jusqu' trois fois plus d'nergie qu'elles n'en

consomment.

L'efficacit de l'installation se mesure son coefficient de performance :

La valeur du COP moyen annuel varie en fonction du type de systme :

pour une PAC air/eau ou air/air ; un appoint lectrique intgr est gnralement prvu pourles priodes o la temprature extrieure descend en dessous de 5C (mme si les autressystmes prsentent des COP plus levs).

pour des systmes eau/eau, le COP peut varier entre 2 et 3,5.

Aujourd'hui, plus de 20 000 installations sont en service en France, essentiellement capteurshorizontaux, et l'conomie nergtique constate est intressante. Le temps de retour del'investissement pour une installation capteurs horizontaux (de l'ordre de 75 150 TTC/m) estinfrieur 5 ans par rapport des solutions plus traditionnelles au gaz ou au fioul : en effet, le cotd'exploitation (environ 4 5 TTC/m chaque anne) permet de raliser une conomie d'nergie de60 80% par rapport un systme traditionnel.

La production deau chaude sanitaire Les systmes de chauffage gothermiques permettent aussi la production deau chaude sanitaire.

Diffrents systmes sont proposs par les constructeurs, ainsi certains tirent parti de la tempratureleve du fluide frigorigne en sortie de compresseur, dautres ont des systmes thermodynamiquesindpendants en rcuprant la chaleur soit sur lair, soit dans le sol.

Les aides, le cot et l'entretien Aides financires :

o Le prt Vivrlec Afin de pouvoir bnficier d'un prt Vivrlec pour l'installation d'un systme thermodynamique, il estindispensable de s'assurer que les quipements choisis font partie des matriels lists dans le cadredes labels Promotelec. Des guides pour l'installation des pompes chaleurs capteurs enterrs (sol/sol, sol/eau, eau glycole/eau) dfinissent les rgles de calcul et de mise en uvre de chaquepartie de l'installation.

o Le crdit d'impts [loi de finances n2004-1484 du 30 Dcembre 2004] Un crdit dimpt (plafonn) de 50% pour la rsidence principale sur la facturation totale TTC delquipement ligible.Sont ligibles au crdit dimpt :- les PAC gothermales (pompes chaleur fonctionnant avec les technologies Sol/Eau et Sol/Sol)- les PAC fonctionnant avec la technologie Air/Eau et Air/Air

Ces pompes chaleur doivent respecter des niveaux de performances minimales (voir fichepratique n9 aides financires en Bretagne ). Les travaux de raccordement, de terrassement ouforage ne sont pas ligibles au crdit dimpt.

Le cot et l'entretien : Selon les solutions, le cot d'installation d'une pompe gothermale varie entre 75 et 150 par m chauffer. L'entretien est sommaire, limit au contrle rgulier de la pression des circuits, il est

cependant trs important quil soit effectu 1 fois par an au minimum. Selon les donnes des constructeurs, la consommation annuelle d'lectricit pour actionner une PAC pour le chauffage et

r compresseuauapportelectriquenergiechauffagele pour utilechaleur

COP ........

=

8/3/2019 Pompe a Chaleur Capteur Horizontal Vertical Air

4/4

Mise jour le 24/01/07 par SP_V1

l'eau chaude sanitaire d'une maison de 120 m Grenoble ou dans la Haute-Loire est de l'ordre de 380 .

Le bruit

Problmes acoustiques lis aux pompes chaleur

Les problmes de bruit sont, pour les pompes chaleur, essentiellement dus au fonctionnement duventilateur et du compresseur : l'insertion acoustique de la machine doit tre soigne afin derespecter notamment :- l'arrt du 28 octobre 1997 traitant des caractristiques acoustiques des btiments d'habitation,- le dcret du 18 avril 1995 concernant la lutte contre le bruit de voisinage,- les prescriptions du constructeur.

La machine peut tre installe :- soit l'extrieur,- soit dans un local (semi-ouvert ou ferm) trait pour viter toute propagation du bruit au

logement ou l'environnement.

Diverses solutions techniques existent pour empcher la propagation du bruit :- mettre en place des fixations souples des canalisations ou des canalisations flexibles raccordant

les gnrateurs thermodynamiques concerns aux canalisations d'eau,- utiliser des matriaux fibreux anti-rverbrants, ou dfaut un enduit fibreux projet, pourabaisser la rverbration du local,

- installer des grilles acoustiques de prise ou de rejet d'air dans le local (le matriau doit treimputrescible et de prfrence ininflammable et incombustible classe M0 comme la laine deroche), l'ensemble tant protg par une tle perfore,

- mettre en place des plots antivibratoires, des silencieux, des capots, - dans le cas d'une installation extrieure, une autorisation de travaux doit obligatoirement tre

demande en mairie pour mettre en place un cran acoustique.

Les points importants qu'il faut vrifier

- Le dimensionnement doit tre ralis de manire rigoureuse pour une bonne rgnrescence dusol et viter une usure prmature du compresseur.- La qualit du sol influe normment sur sa capacit de rgnration. Si sa teneur en glaise est

importante, sa rgnration sera pratiquement impossible.- Les tests comparatifs des diffrentes pompes chaleur ne se font pas sur les mmes bases. Il

faut donc faire attention aux performances annonces.- Aujourd'hui se dveloppent des systmes thermodynamiques rversibles associs un plancher

chauffant-rafrachissant ; nanmoins, sous nos latitudes, le recours au rafrachissement peut tout fait tre vit grce une conception judicieuse du bti. Le rafrachissement peut entraner descondensations importantes en cas de mauvaise utilisation.

Adresses utiles

Association Franaise pour les Pompes A Chaleur (AFPAC)Sige: C/Certex - 22, rue de la Ppinire - 75008 ParisFax: 01 45 22 33 55Courriel: afpac@easyconnect.frwww.afpac.org

Bureau de Renseignement Gologiques et Miniers (BRGM)service gologique rgional Bretagnerue Jouanet - 35000 RENNESTl. : 02 99 84 26 70www.brgm.fr

Organisme de certification EUROVENT62, boulevard Sbastopol 75003 Pariswww.eurovent-certification.com

Gothermie PerspectivesSite ralis par lADEME et le BRGMwww.geothermie-perspectives.fr