Glossaire

Les cycles de dégivrage

Valables pour les pompe à chaleur qui utilisent comme « source d’énergie » l’air extérieur.

L’air se condense et transmet sa chaleur au fluide frigorigène par l’intermédiaire de la surface de l’évaporateur à travers lequel il passe, dirigé par le ventilateur. Quand la t° de l’air extérieur baisse, la t° du fluide baisse aussi, ainsi que celle dans l’évaporateur. Si la t° à la surface de l’évaporateur descend au dessous de 0°C (température de rosée) < 0°C), la vapeur dans l’air qui le traverse ne se condense plus mais commence directement à geler. Le givre ainsi formé remplit progressivement les espaces entre les ailettes pour à la fin couvrir l’évaporateur avec une couche qui ne permet plus le passage de l’air. L’échange de chaleur s’arrête.

Comment la PAC réagit-elle ? Pour une période courte les gaz chauds sont dirigés vers l’évaporateur au lieu du condenseur. Le givre formé fond et l’appareil revient à son rythme de fonctionnement normal.

Le processus décrit s’appelle un cycle de dégivrage.
A la fin de chaque cycle de dégivrage un nuage de vapeur se forme provoqué par la haute t° du fluide frigorigène injecté dans l’évaporateur. Du calme! La machine ne brûle pas! Tout simplement elle s’est chauffée elle-même pendant quelques minutes.

Les pompes à chaleur à air
comparées aux autres systèmes

Ce type de machines capte la chaleur de l’air extérieur.
Une source d’énergie avec beaucoup d’avantages mais aussi d’ inconvénients. Qui sont ils?

PAC eau/eau – nappe phréatique

La nappe phréatique représente sans doute la source froide  la plus chaude. La t° des eaux souterraines varie pendant toute l’année dans une fourchette très étroite : entre 8° et 12 °C. Même pendant les jours les plus froids une telle PAC est en état de satisfaire pleinement les besoins de chauffage.
Avantages: Les pompes à chaleur eau/eau sur nappe avec plancher chauffant ont la meilleure performance avec un COP entre 5 et 6.
Inconvenients: Avez-vous sous votre terrain des eaux souterraines? Si oui, quel est leur volume? De1 m³ d’aeu la pompe absorbe 6kW, pour une maison de 100-150 m² il faut un débit entre 2 et 3 m³h. Et pas en dernier lieu – il ne faut pas oublier le prix du forage.

PAC eau glycolée /eau – captage horizontale

Ces machines utilisent comme  source froide la terre de surface à une faible profondeur d’un environ 1 m. Elles sont appelées « géothermiques » mais il faut plutôt les qualifier de « géosolaires » car elles transforment la chaleur accumulée grâce au soleil et les pluies.
La t° de cette couche superficielle de la terre varie entre 13°C au début de l’hiver et 5°C à la fin.
Avantages: COP 4 et + avec plancher chauffant.
Inconvénients : Pour une maison de 100-150 m² il faut un captage d’une surface de 150-225 m². Si le terrain est suffisant il faut aussi prendre en compte la végétation (arbre et buissons) et bien sur le prix du décapage.

PAC eau glycolée/eau – sonde géothermique

C’est la vraie énergie géothermique. Nous savons que la t° de la terre augmente en profondeur.
Avantages : COP 4 et + avec plancher chauffant. L’énergie obtenue par 1 ml de sonde géothermique est d’environ 50w. Cela signifie que pour une maison d’environ 100-150m ² il faut deux forages d’une profondeur minimale de 100 m.
Seul inconvénient : le prix du forage.

Aérothermie :

Avantages :

La pompe à chaleur à air contrairement aux machines décrites plus haut, fonctionne avec une source d’énergie pratiquement inépuisable. Elle ne dépend pas du terrain pour le captage, ni du débit d’eau – nappe phréatique. Elle ne nécessite pas de travaux importants ou chers comme le décapage du terrain ou le forage. Elle a besoin uniquement d’air.

Inconvénients :

• C’est l’instabilité de la t° de l’air qui est à l’origine de son principal inconvénient. La performance d’une telle PAC est très dépendante des conditions climatiques.
• Quand il fait froid et le besoin de chauffage augmente, sa puissance calorifique diminue. Mais le résultat final ne dépend pas uniquement d’elle même. La performance globale dépend beaucoup des émetteurs de chaleur.

• Le bruit généré par le compresseur et le ventilateur joue dans le choix de l’emplacement de la machine. A environ 50 dB (taux moyen du bruit annoncé par la plupart des constructeurs) il est clair que c’est assez incorrect de monter sa PAC à 5 m de la chambre à coucher de ses voisins!

Monobloc et Split

On appelle Monobloc chaque clim, PAC ou autre système frigorifique, dont le compresseur, le condenseur et l’évaporateur sont réunis dans un corps unique (clim mobile, certaines PAC air/eau, frigos). Le réseau frigorifique d’un monobloc est chargé et testé dans l’usine.

Split est un climatiseur avec une unité externe et une ou plusieurs unités internes. Le compresseur et l’échangeur fluide/air se trouvent dans l’unité externe (groupe extérieur). Le raccord frigorifique avec les unités internes est monté et testé sur le chantier.

Split sont aussi toutes les PAC air/eau pour qui on utilise un groupe externe standard clim et unmodule hydraulique comme intermédiaire avec l’installation de chauffage.

Pac air/eau haute température

Daikin Altherma Haute température – 80 C°
Quelle pompe à chaleur peut-on qualifiée de Haute Température et laquelle non ? Cette question est restée ouverte alors qu’un développement rapide des technologies de chauffage thermodynamique a eu lieu ces dernières années. Pour nous la réponse a été trouvée et elle mérite une place à part  dans notre site!
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Plancher chauffant (PC)/rafraîchissant

Le plancher chauffant/rafraîchissant est constitué le plus souvent de tuyaux PER (pollyetilenne réticulée) posés en forme d’escargot sur une dalle isolante à plots et recouverts d’une chape en ciment d’une hauteur de 30-40 mm maximum.
La puissance calorifique, comme pour les radiateurs, est mesurée en Watts/m². La puissance d’un m² de sol chauffant dépend de la densité des tuyaux (le pas de pose). La densité varie entre 10 et 30 cm – plus le pas est petit, plus l’échange de chaleur entre les tuyaux et la dalle est efficace. Le bon rendement d’un plancher chauffant/rafraîchissant dépend principalement des facteurs expliqués ci-dessous. Ces facteurs sont constants et interdépendants.

• Le plancher chauffant/rafraîchissant occupe la totalité de la surface de la pièce chauffée.
• La t° de surface du sol ne doit pas dépasser 28 °C.
• La t° de l’eau dans les tuyaux ne doit pas atteindre 40°C ou +, même au pas de pose maximal (à pas de pose 15 cm cette t° dépasse les 35°C seulement pendant les périodes les plus froides).

Le débit et la densité des tuyaux sont déterminants pour la t° de la pièce chauffée.
Par exemple, un pas de pose de 15 cm fournit 60-65 Watts/m² pour une température de 20-21 °C dans le séjour, un pas de pose de 20 cm donne 45-50 Watts/m² pour une température de 18-19 °C dans les chambres. Le plus petit pas est utilisé pour la salle de bains : 10 cm, 90-95 Watts/m² pour une t° de 21-22 °C.

Le revêtement du sol

Le choix du revêtement du sol est limité par la résistance thermique des matériaux qui ne doit pas dépasser 0,15 m².K/W. Ceci n’est pas très contraignant en réalité, parce que les revêtements à sceller ou à coller les plus fréquemment utilisés sont largement au-dessous de cette limite :

• Tous les types de carrelages et de pierres naturelles
• Linoléum et PVC collé
• Moquette rasée à coller
• Parquet en bois à coller
• Sol stratifié et parquet flottant (il est nécessaire de faire attention à la résistance thermique annoncée par le producteur. Certains systèmes PC ont une sous-couche spécialement conçue pour ce type de revêtements).
• La moquette à poils trop longs – n’est pas recommandée
• Parquet sur lambourdes – à éviter absolument (l’espace entre le sol et le parquet limite l’échange de chaleur).

Les avantages et les «inconvénients » – les idées reçues

« Inconvénients » :

Puisque c’est difficile d’en trouver, on va citer comme tels quelques idées reçues :

• Le trop de poussière à la maison est due au plancher chauffant.
• Le plancher chauffant provoque une sensation « jambes lourdes » et des maux de tête.
• Le plancher chauffant ne chauffe pas car il fonctionne à basse température.

Avantages :

• Le plancher chauffe par rayonnement et par conduction. Le mouvement de l’air est diminué au minimum. Si vous avez trop de poussière, c’est la faute de votre femme de ménage.
• La t° au sol est limitée à 28 °C, alors que la t° de la peau est de 30 °C. Il est pratiquement impossible de sentir le sol chauffant par le simple contact des pieds. L’absence de danger pour la santé de cette différence de température minime est garantie. Ce n’est d’ailleurs pas un hasard que le PC est le mode de chauffage préféré dans beaucoup d’hôpitaux.
• Le PC est un émetteur de chaleur invisible. Les murs ne sont pas occupés par des radiateurs encombrants. Il n’y a pas de traces de salissures sur les murs. Il n’y a aucun bruit de ventilateurs et de circulation d’eau.

Comparés à tous les autres émetteurs de chaleur, le PC assure la distribution la plus homogène de la chaleur dans l’air. Le PC occupe la totalité de la surface du sol et cela lui permet de fonctionner à basse température – ce qui est son plus grand avantage. Le plancher chauffant est l’émetteur de chaleur le plus économique!

• Le PC est aussi rafraîchissant. Associé à une pompe à chaleur réversible, il assure la climatisation pendant l’été.

Pouvoir calorifique et rendement

Le pouvoir calorifique est la quantité de chaleur dégagée pendant la combustion.

P.C.S – Pouvoir Calorifique Supérieur : la quantité de chaleur libérée lors de la combustion, y compris la condensation de la vapeur d’eau (chaleur latente).
P.C.I.- Pouvoir Calorifique Inférieur : la quantité de chaleur libérée lors de la combustion sans la condensation de la vapeur d’eau.

100% PCI de certains combustibles courants :

• 1 kg de propane fournit 12.8 kWh
• 1 kg de butane fournit 12.6 kWh
• 1 m3 de gaz naturel fournit 9.9 kWh
• 1 l de fioul fournit 9.8 kW
• 1 kg granulés de bois 5 kW

Le rendement de la chaudière détermine quelle partie du pouvoir calorifique est restituée et combien de chaleur s’échappe par la cheminée. Sa valeur est le plus souvent donnée par les fabricants sur PCI. Le rendement d’une chaudière de 20 ans est d’environs 80% PCI.

Pression – température

La pression c’est la force exercée sur une surface donnée.

• 1 Pascal = la force d’un Newton sur 1m²
  
• 1 Bar = le poids de 10 m colonne d’eau sur 1cm²
  
• 1 Atm = 101325 Pa, ou 1.013 bar (la pression atmosphérique au niveau de la mer)
  
• 1 kilo Pascal (kPa) = 1 000 Pa
  
• 1 bar = 100 (kPa)
  

10 m colonne d’eau sur 1 cm² égale 1L. Si on adopte la règle que 1 L d’eau pèse 1 kg, il ne faut pas se demander pourquoi le garagiste vous dit avoir mis 3 kg dans vos pneus ! Il ne parle pas de 3 kg d’air, il a pompé vos pneus jusqu’à 3 bars de pression ou 30 m colonne d’eau.

La modification de la pression et de l’état des différentes substances dépend de la t° et inversement: ces derniers changent leur t° et état en fonction de la pression. La pompe à vélo chauffe par l’air compressé à l’intérieur. Au bord de la mer où la pression est de 1,013 bar, l’eau bout à 100°C. Au Mont Blanc, à 0,55 bar, l’eau bout à 84°C. Dans la cocotte minute, même au-dessus de 100 °C, l’eau (la nourriture) ne bout pas et il n’y a pas de vapeur parce que la haute t° augmente proportionnellement la pression dans le réceptacle fermé. Quand on ouvre la soupape, une grande quantité de vapeur se dégage même si la cocotte n’est plus sur le feu mais à la terrasse.

Vous ne croyez tout de même pas que tous ces nuages de vapeur attendent sous le couvercle? La pression tombant brutalement, plus vite que la t°, une évaporation immédiate se produit.

Dans une PAC la pression règne ! La machine l’augmente ou la diminue en fonction de la t° de la « source froide » ou de la « source chaude ».

Prix d’un kWh

Pour beaucoup d’entre nous, le kWh est le chiffre sur le compteur d’électricité.
Mais le kWh est également la quantité de chaleur dans un combustible qui dépend de son pouvoir calorifique.
Pour mémoire : PCI, ou Pouvoir Calorifique Inférieur, est la totalité d’énergie thermique contenue dans une unité – 100%, ce qui représente plutôt une valeur de laboratoire.
La chaleur réellement restituée, et de là le prix d’une kWh, dépend de la performance du générateur. Le rendement d’une chaudière classique neuve ou un poêle à granules est d’environ 90 % sur PCI. Les chaudières à condensation font exception avec 110% sur PCI pour les meilleurs modèles. La performance d’une chaudière de 20 ans dépasse rarement 80% sur PCI.

Comment calculer le prix d’un kWh ? Ce n’est pas compliqué !

• Prix de 1kWh = prix unité combustible / (100 PCI x coeff. Rend. Chaudière)

Exemple avec 1l fioul et rendement chaudière 80% sur PCI :

• 0.70€ 1 litre fioul / (9.8kWh x 0.80)
• 0.70€ / 7.84 kWh = 0.0893€ pour 1kWh fioul

Voici une méthode encore plus facile :

Dans la table ci-dessous sont donnés les combustibles les plus utilisés, leur pouvoir calorifique à 100% et les valeurs pré calculées à un rendement inférieur. Pour le prix d’un kWh il faut diviser le prix payé par unité de combustible à l’énergie restituée.

Puissance selon la ∆T et la taille des radiateurs

La puissance totale des radiateurs nécessaires pour le chauffage d’une maison dépend des déperditions à une T° minimale de base donnée pour la région.
La puissance calorifique de chaque radiateur est mesurée en Watts. Elle dépend directement des facteurs suivants:

• La t° et le débit de l’eau qui passe par les radiateurs.
• La surface, respectivement la taille des radiateurs.

De nos jours, tous les constructeurs de radiateurs définissent leur puissance calorifique suivant la norme européenne EN 442.Dans chaque catalogue ou brochure on peut voir les dimensions des radiateurs et leur puissance en Watts à une ∆T50.

La norme EN 442 et delta T°50

Quel est le rapport entre le delta ∆T50 et la puissance d’un radiateur selon la norme EN 442?

[(t°C de l’eau à l’entrée + t°C de l’eau à la sortie)/2] – 20°C t° d’ambiance

Autrement dit, la ∆T est la température moyenne du radiateur diminuée de 20° – la température d’ambiance de la pièce chauffée.

La norme EN 442 définis la puissance de radiateur par rapport à la température d’eau du chauffage.

[(75°C de l’eau à l’entrée + 65°C de l’eau à la sortie)/2] – 20°C =∆T50

Un radiateur 1500 Watts à ∆T50 et égale à ça puissance nominale uniquement au cas où la t°de l’eau qui circule à l’intérieur de lui serai de 70° C.

Que deviennent ces 1500 Watts avec une t° plus basse – par exemple 50°C ?

[(55°C de l’eau à l’entrée + 45°C de l’eau à la sortie)/2] – 20°C =∆T30

Or, ce même radiateur de 1500 Watts à une ∆T30 correspond à 900 Watts.

<em »>Pour certains, il s’agit déjà d’un radiateur « basse température » ?! Etant donné que la pièce à chauffer a besoin de 1500 Watts, mais le radiateur en quesrion est limité par la t° de l’eau de chauffage et fournit uniquement 900 Watts, la seule alternative qui reste est d’augmenter sa taille.

Expliqué uniquement dans ce sens, un radiateur basse température = un radiateur surdimensionné.

Qu’est-ce que l’effet de serre ?

L’effet de serre

Nous savons tous ce qu’est une serre : un jardin recouvert d’une construction en verre. Dans une serre nous cultivons des plantes quand la température extérieure n’est pas clémente. Le verre laisse passer les rayons du soleil mais en même temps il maintient à l’intérieur de la serre une quantité importante de chaleur, dont les plantes cultivées ont besoin.

Dans l’atmosphère, il y a des gaz qui jouent le rôle du toit en verre. Ils sont translucides pour laisser passer le rayonnement solaire, mais en fonction de leur quantité, ils retiennent autour de la terre une partie de la chaleur qu’elle restitue.

Quels sont ces gaz ? Les deux principaux, sont la vapeur d’eau et le gaz carbonique. Des deux, c’est la quantité de gaz carbonique qui a varié considérablement dans le temps, alors que de la vapeur d’eau est constante dans l’atmosphère depuis des milliards d’années. L’« effet de serre » existe depuis cette époque. Si ce phénomène indispensable n’existait pas, la t° moyenne à la surface de la terre n’saurait pas de 15 C°, mais de -18 °C…

Grâce à ces gaz à effet de serre (GES), notre planète est couverte par une couche qui empêche les pertes d’énergie thermique. Nous avons tous agréablement chaud, comme les feuilles de salade dans une serre.

Alors qu’est-ce qui nous fait peur? L’effet de serre, ou les expressions déjà largement adoptées comme « réchauffement climatique » ou « changement climatique » ? Pourquoi commence-t-il à faire de plus en plus chaud dans notre serre ?

A part la vapeur d’eau et le gaz carbonique, les deux présents naturellement dans l’atmosphère depuis toujours, l’activité humaine et surtout la consommation excessive d’énergie, entraînent l’émission d’autres gaz à effet de serre. Ce sont le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O), et bien sur des quantités supplémentaires de CO2 dégagées par tous les combustibles fossiles.

Ce n’est pas de notre ressort dans ce site d’examiner en détail le « Protocole de Kyoto » ou d’essayer d’envisager quelles seront les conséquences du réchauffement climatique, c’est le travail des têtes savantes.

Simplement, en comparant les différents combustibles et systèmes de chauffage, nous allons essayer de montrer qui « contribue » et de combien à surchauffer notre serre commune en chauffant sa propre maison. Et surtout on voudrait soumettre quelques idées comment ne pas « contribuer » au réchauffement, en consommant moins ou en consommant mieux. Voila pourquoi les énergies renouvelables et en particulier les pompes à chaleur sont nommées « champion mondial » dans la lutte contre le réchauffement climatique.

Régulation loi d’eau

C’est tout simplement la modification de la t° de l’eau de chauffage en fonction de la t° extérieure.

Dans l’image ci-dessous, le régulateur loi d’eau, en agissant sur  une vanne 3 voies, augmente d’1°C la t° de l’eau dans l’installation pour chaque °C « perdu » à l’extérieur. Il fait l’inverse aussi- diminue la t° de l’eau avec le même pas au réchauffement extérieur.

Sources d’énergie

Source chaude: Le milieu où la pompe à chaleur restitue l’énergie thermique captée dans la source froide (air ambiant, eau de chauffage, eau chaude sanitaire).
Source froide: Le milieu à basse température où la pompe à chaleur capte les calories (air extérieur, nappe phréatique, terre)

Température de base

La température la plus basse pour la zone climatique constatée minimum 5 jours par an sur une période de 30 ans. Ces pics de froid surviennent principalement la nuit. La valeur est fournie par les stations météorologiques et dépend aussi de l’altitude. Les émissions thermiques que produire le chauffage doivent couvrir les besoins quand la température extérieure atteint la température de base.

Température « point de rosée

C’est le moment où la vapeur d’eau contenue dans l’air commence à se condenser au contact d’un corps plus froid. Le point de rosée dépend le plus de l’humidité relative – Hr.

Ventilo-convecteurs

Echangeur de chaleur air/eau constitué de tuyaux en cuivre et enfilées sur eux de nombreuses plaques en alu (Il peut être comparé au radiateur d’une voiture). Chaque ventilo-convecteur est équipé d’un ventilateur qui dirige l’air vers l’échangeur de chaleur. Un régulateur électronique détermine la t° et le volume de l’air qui passe entre les ailettes. L’avantage des ventilo-convecteurs est le fait qu’ils peuvent être utilisés en guise de clim pendant l’été.

Radiateurs « Low H²O »

La construction d’un radiateur « Low H²O » est semblable à celle d’un ventilo-convecteur. La batterie d’échange est enfermée dans la partie inférieure d’un caisson en acier à grilles qui permettent à l’air d’entrer, de se réchauffer et de sortir. Ils contiennent 10 fois moins d’eau que les radiateurs traditionnels et ils réagissent très vite aux modifications de température. La circulation de l’air dans ces radiateurs est beaucoup plus intensive ce qui permet un réchauffement plus homogène. Comme option on peut avoir des variantes avec 2 ou 4 petits ventilateurs à 12 Volts reliés à l’échangeur de chaleur. Cette astuce, appelée « Dynamic Boost System » (DBS) rend l’échange de chaleur encore plus efficace.

Radiateurs alu

Légers, ils réagissent très vite aux modifications de la t° grâce à l’aluminium qui est un très bon conducteur de chaleur. Ils ne doivent pas être montés dans une installation avec des radiateurs en fonte préexistant pour éviter l’effet d’électrolyse.

Les PAC air/eau « Inverter » adaptent très bien leur puissance à la basse inertie thermique des ventilo-convecteurs, des « Low H²O » ou des radiateurs en alu.

Radiateurs acier

Plus lourds, ils chauffent plus lentement. Ils contiennent un volume d’eau relativement petit. A part les radiateurs standard, bon marché que tout le monde connait, aujourd’hui on peut trouver des modèles et des solutions déco pour tous les goûts.

Radiateurs fonte

Logiquement, ils sont lourds. L’échange de la chaleur entre la fonte et l’air commence le plus tard comparé aux radiateurs en acier et en alu. Ceci entraîne une inertie thermique qui est bienvenue pour une PAC « tout ou rien – on/off » par exemple. D’un autre côté, leur utilisation dans des maisons qui ne sont pas chauffées pendant toute l’année n’est pas recommandée, notamment à cause de la grande inertie.

Il faut souligner une idée erronée selon laquelle la matière dont sont faits les radiateurs a une influence sur la puissance. Par exemple que les radiateurs en alu sont plus efficaces que les radiateurs en fonte à une t°plus basse de l’eau. C’est vrai que l’échange de chaleur va commencer beaucoup plus tôt, mais ils vont refroidir plus vite aussi.