Une pompe à chaleur à air peut assurer un chauffage et un refroidissement efficaces de votre maison. Lorsqu’elle est correctement installée, une pompe à chaleur à air peut fournir jusqu’à trois fois plus d’énergie thermique à une maison que l’énergie électrique qu’elle consomme. Cela est possible parce qu’une pompe à chaleur transfère la chaleur plutôt que de la convertir à partir d’un combustible, comme c’est le cas pour les systèmes de chauffage à combustion.
Les pompes à chaleur aérothermiques sont utilisées depuis de nombreuses années dans presque toutes les régions des États-Unis et d’Europe, à l’exception de celles qui connaissent de longues périodes de gel. Toutefois, ces dernières années, la technologie des pompes à chaleur aérothermiques a progressé, de sorte qu’elles constituent désormais une solution de rechange légitime pour le chauffage des locaux dans les régions plus froides.
Par exemple, une étude réalisée par le Northeast Energy Efficiency Partnerships a révélé que lorsque des unités conçues spécifiquement pour les régions froides étaient installées dans les régions du nord-est et du centre du littoral atlantique, les économies annuelles étaient d’environ 3 000 kWh (ou 420 euros) par rapport aux chauffages à résistance électrique et de 6 200 kWh (ou 870 euros) par rapport aux systèmes au mazout. Lorsqu’il s’agit de suppléer le mazout (c’est-à-dire que le système au mazout reste en place, mais fonctionne moins souvent), les économies annuelles moyennes sont de près de 3 000 kWh (soit environ 275 euros).
Types de pompes à chaleur aérothermiques
Les différents types de pompes à chaleur à air sont décrits ci-dessous.
Sans conduit, avec conduit ou avec conduit court
Les applications sans conduit nécessitent une construction minimale, car il suffit d’un trou de trois pouces à travers le mur pour relier le condenseur extérieur et les têtes intérieures. Les systèmes sans conduit sont souvent installés dans des annexes.
Les systèmes avec conduits utilisent simplement un réseau de conduits. Si votre maison est déjà équipée d’un système de ventilation ou s’il s’agit d’une nouvelle construction, vous pouvez envisager ce système.
Les systèmes à conduits courts sont des conduits traditionnels de grande taille qui ne traversent qu’une petite partie de la maison. Ce système est souvent complété par d’autres unités sans conduit pour le reste de la maison.
Split vs. Monobloc
La plupart des pompes à chaleur sont des systèmes divisés (split), c’est-à-dire qu’elles ont un serpentin à l’intérieur et un autre à l’extérieur. Les conduits d’alimentation et de retour sont reliés au ventilateur central intérieur.
Les systèmes monoblocs ont généralement les deux serpentins et le ventilateur à l’extérieur. L’air chauffé ou refroidi est acheminé à l’intérieur par des conduits qui traversent un mur ou un toit.
Multizone vs. Zone Unique
Les systèmes à zone unique sont conçus pour une seule pièce, avec un condenseur extérieur associé à une tête intérieure.
Les installations multizones peuvent comporter deux ou plusieurs serpentins intérieurs reliés à un condenseur extérieur. Les serpentins intérieurs multizones varient en taille et en style et chacun crée sa propre “zone” de confort, vous permettant de chauffer ou de rafraîchir des pièces individuelles, des couloirs et des espaces ouverts. Cette distinction peut également être appelée “multi-head” ou “single-head”, ou encore “multi-port” ou “single-port”.
Comment ils fonctionnent
Le système de réfrigération d’une pompe à chaleur se compose d’un compresseur et de deux serpentins en cuivre ou en aluminium (l’un à l’intérieur et l’autre à l’extérieur), dotés d’ailettes en aluminium pour faciliter le transfert de chaleur. En mode chauffage, le réfrigérant liquide du serpentin extérieur extrait la chaleur de l’air et s’évapore en gaz. Le serpentin intérieur libère la chaleur du fluide frigorigène qui se condense pour redevenir liquide. Une vanne d’inversion, située près du compresseur, permet d’inverser le sens de circulation du fluide frigorigène pour le mode refroidissement ainsi que pour le dégivrage du serpentin extérieur en hiver.
L’efficacité et la performance des pompes à chaleur aérothermiques d’aujourd’hui sont le résultat de progrès techniques tels que les suivants :
• Détendeurs thermostatiques pour un contrôle plus précis du débit de réfrigérant vers le serpentin intérieur
• Des ventilateurs à vitesse variable, qui sont plus efficaces et peuvent compenser certains des effets néfastes des conduits restreints, des filtres et des serpentins sales.
• Conception de bobine améliorée
• Conceptions améliorées de moteur électrique et de compresseur à deux vitesses
• Tube en cuivre rainuré à l’intérieur pour augmenter la surface.
Choix d’une pompe à chaleur
Chaque pompe à chaleur résidentielle vendue dans ce pays porte une étiquette EnergyGuide, qui indique l’efficacité de la pompe à chaleur en matière de chauffage et de refroidissement, en la comparant à d’autres marques et modèles disponibles.
Le rendement de chauffage des thermopompes électriques à air est indiqué par le coefficient de performance de la saison de chauffage (CPSC), qui est une mesure, sur une saison de chauffage moyenne, de la chaleur totale fournie à l’espace climatisé, exprimée en Btu, divisée par l’énergie électrique totale consommée par le système de thermopompe, exprimée en wattheures.
L’efficacité du refroidissement est indiquée par le taux d’efficacité énergétique saisonnier (SEER), qui est une mesure, sur une saison de refroidissement moyenne, de la chaleur totale évacuée de l’espace climatisé, exprimée en Btu, divisée par l’énergie électrique totale consommée par la pompe à chaleur, exprimée en wattheures.
En général, plus les valeurs HSPF et SEER sont élevées, plus le coût de l’appareil est important. Toutefois, les économies d’énergie réalisées peuvent permettre de récupérer l’investissement initial plus élevé plusieurs fois au cours de la durée de vie de la pompe à chaleur. Une nouvelle thermopompe centrale remplaçant un appareil ancien consommera beaucoup moins d’énergie, ce qui réduira considérablement les coûts de climatisation et de chauffage.
Dans les climats chauds, le SEER est plus important que le HSPF. Dans les climats plus froids, il est préférable d’obtenir le CPSC le plus élevé possible.
Voici d’autres facteurs à prendre en considération lors du choix et de l’installation d’une thermopompe à air :
Choisissez une pompe à chaleur dotée d’une commande de dégivrage à la demande. Cela minimisera les cycles de dégivrage, réduisant ainsi la consommation d’énergie supplémentaire et celle de la pompe à chaleur.
Les ventilateurs et les compresseurs font du bruit. Placez l’unité extérieure loin des fenêtres et des bâtiments adjacents, et choisissez une pompe à chaleur dont l’indice sonore extérieur (décibels) est plus faible. Vous pouvez également réduire ce bruit en installant l’unité sur un support absorbant le bruit.
L’emplacement de l’unité extérieure peut affecter son efficacité. Les unités extérieures doivent être protégées des vents violents, qui peuvent entraîner des problèmes de dégivrage. Vous pouvez placer stratégiquement un buisson ou une clôture pour protéger les serpentins des vents violents.
Problèmes de performance des pompes à chaleur
Les pompes à chaleur peuvent présenter des problèmes de débit d’air insuffisant, de fuites dans les conduits et de charge incorrecte de réfrigérant. Le débit d’air doit être compris entre 11 et 14 mètres cubes par minute pour chaque tonne de capacité de climatisation de la pompe à chaleur. L’efficacité et les performances se détériorent si le débit d’air est inférieur à 10 cmm par tonne. Les techniciens peuvent augmenter le débit d’air en nettoyant le serpentin de l’évaporateur ou en augmentant la vitesse du ventilateur, mais il est souvent nécessaire de modifier le réseau de gaines.
Les systèmes de réfrigération doivent faire l’objet d’un contrôle d’étanchéité au moment de l’installation et lors de chaque visite d’entretien. Les pompes à chaleur monobloc sont chargées en fluide frigorigène à l’usine et il est rare qu’elles soient mal chargées. Les pompes à chaleur bibloc, en revanche, sont chargées sur le terrain, ce qui peut parfois entraîner une quantité trop importante ou trop faible de réfrigérant. Les pompes à chaleur bibloc dont la charge en fluide frigorigène et le débit d’air sont corrects ont généralement des performances très proches des valeurs SEER et HSPF indiquées par le fabricant. En revanche, un excès ou une insuffisance de fluide frigorigène réduit les performances et l’efficacité de la pompe à chaleur.