La terminologie technique, souvent très utile:
Ballon tampon
Bouteille de mélange
Chaleur latente / sensible
Chaudière à condensation
Chauffe-eau « double énergie »
Compresseur Scroll
Consommation d’énergie et émission de CO2
COP
EVI ou l’injection de vapeur
Fluide frigorigène
Inverter – la boîte de vitesses automatique
Kilocalorie (Kcal) et puissance
La pompe à chaleur : comment ça marche ?
Les cycles de dégivrage
Les pompes à chaleur à air comparées aux autres systèmes
Monobloc et Split
Pac air/eau haute température
Plancher chauffant/rafraîchissant (PC)
Pouvoir calorifique et rendement
Pression – température
Prix d’un kWh
Puissance selon la ∆T et la taille des radiateurs
Qu’est-ce que l’effet de serre ?
Régulation loi d’eau
Sources d’énergie
Température de base
Température « point de rosée »
Ventilo-convecteurs
Ballon tampon
Réservoir (accumulateur d’eau de chauffage) relié en parallèle ou en série après le générateur de chaleur. La fonction du ballon tampon est d’augmenter le volume total de l’eau dans l’installation. Il est indispensable pour les pompes à chaleur en régime TOR (tout ou rien – on/off). Pourquoi ?
Quand le volume d’eau est insuffisant, une PAC haute température va atteindre trop vite ses limites (55-60°C, par exemple), ce qui va entraîner l’arrêt du compresseur. Si la température d’ambiance souhaitée est de 21°C, mais la t° réelle de 16°C, l’eau de chauffage se refroidit et la PAC redémarre. Mais, ayant dépassé ses limites, elle s’éteint tout aussi vite.
A chaque démarrage d’une PAC non Inverter, il y a un gaspillage d’énergie électrique ce qui diminue la performance. D’un autre côté, « les cycles courts » raccourcissent la durée de vie du compresseur. Le ballon tampon augmente l’inertie thermique de l’installation et les démarrages de la PAC sont moins nombreux mais plus longs. La t° d’ambiance augmente parallèlement à la t° de l’eau de chauffage.
Le volume total d’eau (installation + ballon tampon) est calculé à un minimum de 15 L pour 1kW puissance PAC.

Bouteille de mélange
La bouteille de mélange (appelée aussi bouteille casse pression) est un récipient de petit volume avec plusieurs entrées et sorties (picages), relié à l’installation directement après le générateur de chaleur (PAC ou chaudière). Elle sert à distribuer l’eau de chauffage à des t° et à des débits différents. Indispensable en cas de plancher chauffant + radiateurs. La bouteille de mélange a aussi deux autres fonctions : décanteur des bouts et purgeur d’air.

Chaleur latente / sensible
Chaleur latente : La quantité de chaleur qu’il faut ajouter ou retirer d’un corps pour modifier son état sans changement de température.
Chaleur sensible : La quantité de chaleur qu’il faut ajouter ou retirer d’un corps sans modifier son état..
Chaudière à condensation
Ce type de machines de chauffage sont capables de refroidir le produit de combustion jusqu’à une t° inférieure à celle de la t° « point de rosée ». Grâce à la condensation provoquée, la chaudière récupère la chaleur (chaleur latente) des vapeurs d’eau participant à la combustion. Le rendement des meilleures chaudières à condensation est approximativement de 110% sur PCI. Lire la suite …
Chauffe-eau « double énergie
Préparateur d’eau chaude sanitaire avec une serpentine en tuyaux plongée dans le volume à chauffer où circule de l’eau de chauffage à t° élevée. Appelé « double énergie » car il a aussi une résistance électrique d’appoint. Les chauffe-eau doubles énergies sont largement utilisés également dans les systèmes solaires thermiques.
Compresseur Scroll
Inventé en 1956 par le français Léon Creux, il est composé de deux spirales – l’une fixe et l’autre mobile. A première vue, il est difficile d’imaginer que l’on puisse obtenir une pression élevée avec des spirales. Voici les bases du principe: La spirale mobile est placée contre la fixe. Ceci permet la création de plusieurs volumes entre les deux pendant l’aspiration. Ces volumes sont déplacés progressivement au cours du mouvement orbital de la spirale mobile pour être libérés vers l’orifice de refoulement central. Les deux spirales sont fixées l’une contre l’autre de manière très précise. Ce besoin de précision explique la commercialisation tardive de ces compresseurs dans les années 1990. Elle a été rendue possible grâce au développement des technologies des machines d’usinage à contrôle numérique.
Consommation d’énergie et émission de CO2

* Extraction, transformation, distribution d’énergie
Les bâtiments résidentiels et tertiaires consomment 46% de l’énergie en France. Ce même secteur, vient en deuxième position avec 25% d’émission de CO2, ou 100 millions de tonnes, après celui des transports.
Sans aucun doute, plus de 90% sortent de nos cheminées! 90 millions de tonnes de CO2 rien que pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. Si on demande aux spécialistes en isolation, ils sont catégoriques : Regardez votre isolation, avant tout l’isolation!
En France, la consommation moyenne pour chauffer 1 m² est de 210 kWh par an.
Dans la construction contemporaine, la nouvelle Réglementation Thermique 2005 fixe un niveau moyen de 85 kWh/m² par an. Si on construit sa maison, l’isolation et la performance énergétique sont prévues/calculées dans le projet. Ce niveau moyen peut être réduit au moins de moitié en appliquant des technologies et des matériaux d’isolation innovants. Comment est envisagée la question des anciens immeubles construits selon des critères d’antan ?
Depuis le 01.11.2006, un Diagnostic de Performance Energétique (DPE) est nécessaire lors de la vente des maisons anciennes. Cette méthode à deux échelles : « énergie » et « environnement » indique à l’acheteur combien de kWh sont nécessaires pour le chauffage et l’ECS d’1 m², ainsi que l’équivalent de CO2 par m². Le DPE est aussi obligatoire pour les locations et la livraison de logements neufs depuis le 01.07.2007.

L’ancien parc immobilier représente un défi énorme quant à l’économie d’énergie et en conséquence la diminution de l’émission de CO2. Il s’agit de maisons faiblement isolées, avec des systèmes de chauffage anciens et mal régulés. Et si dans les constructions neuves les problèmes sont prévus et résolus en amont, dans la rénovation, la question est beaucoup plus complexe. En premier lieu, bien sûr, l’isolation. Imaginez-vous un immeuble ou maison du 19ème siècle, en pierre de taille, isolée, de l’extérieur ? Même de l’intérieur, ceci exige des travaux lourds. Dans la rénovation, il faut donc d’abord toucher ce qui est plus accessible : anciennes chaudières à combustibles, émetteurs de chaleur, régulation, etc.
COMBUSTIBLE | UNITE | DENSITE | kWh 100% PCI | CO2kg/unité | CO2gr/1kWh |
Fioul | 1 litre | 0.840kg/litre | 9.8 kWh/litre | 2.9kg/1 litre | 0.296gr/kWh |
Gaz naturel | 1 M 3 | 0.720kg /M3 | 9.9 kWh/M 3 | 2.3kg/M 3 | 0.232gr/kWh |
Propane | 1 M 3 | 1.870kg/M3 | 23.9 kWh/M 3 | 5.4kg/M 3 | 0.226gr/kWh |
Chacun de ces combustibles émet dans l’atmosphère une quantité de CO2 égale approximativement à trois fois sa masse. Même si cela paraît « surnaturel » pour les laïcs, c’est un fait indéniable.
Est-ce que ces chiffres seront les mêmes si on prend en compte le rendement des chaudières ? Bien sûr que non !
Pour mémoire : P.C.I. – Pouvoir calorifique inférieur : la quantité de chaleur libérée lors de la combustion sans la condensation de la vapeur d’eau. Si dans 1 l de fioul à 100% PCI il y a 9,8 kWh, il dépend surtout de la performance de la chaudière quelle partie de cette énergie sera restituée et quelle partie sortira par la cheminée. Les chaudières d’il y a 15-20 ans commençaient leur vie avec un rendement moyen de 90% sur PCI. Actuellement, à leur âge, ce COP est sans doute plus faible. Les chaudières à condensation font figure d’exception avec 100% et plus sur PCI, mais elles n’existaient pas à cette époque.
Regardons le même tableau : combien de CO2 pour 1 kWh rejette votre chaudière de 20 ans à fioul ou à gaz, avec une performance pas trop mauvaise de 80 % sur PCI. Pour convertir, on multiplie 100 % PCI kWh du combustible respectif par un coefficient 0,8 – rendement chaudière. Ensuite, pour la quantité CO2 gr/kWh, on divise la quantité CO2 kg/unité par l’énergie restituée.
COMBUSTIBLE | UNITE | DENSITE | kWh 80% PCI | CO2kg/unité | CO2gr/kWh |
Fioul | 1 litre | 0.840gr/litre | 7.8 kWh/litre | 2.9kg/1 litre | 0.370gr/kWh |
Gaz naturel | 1 M 3 | 0.720kg /M3 | 7.9 kWh/M 3 | 2.3kg/M 3 | 0.291gr/kWh |
Propane | 1 M 3 | 1.870kg/M3 | 19.1 kWh/M 3 | 5.4kg/M 3 | 0.283gr/kWh |
- Chauffage (chauffage électrique, consommation électrique de tous les éléments périphériques dans une chaufferie à gaz ou à fioul : circulateur, régulateur, etc.). Quantité CO2 dépendant de la production d’énergie électrique pendant la saison d’hiver – 180 g/kWh.
- Eclairage (résidentiel, tertiaire, public ou industriel) – 100g/kWh.
- Usage résidentiel et tertiaire : sans chauffage et éclairage (cuisson, lavage et produits bruns) – 60g/kWh.
- Autres (froid, ECS, climatisation, agriculture, BTP, arme) – 40g/kWh.
La quantité de CO2 par kWh/électricité en France est variable. Elle est la plus importante pour le chauffage électrique, 180 g/kWh, car pendant l’hiver, quand la consommation est la plus grande, à part les centrales nucléaires, d’autres modes de production (centrales thermiques à combustibles) sont chargés. Néanmoins, le taux moyen de 95 g/kWh reste considérablement plus bas qu’en Europe (340 g/kWh), notamment grâce à la part importante de l’énergie nucléaire « pure ».
L’effet direct sur l’environnement
Tous les systèmes de chauffage à combustible ont une contribution directe du fait de l’émission de CO2.
Quel pourrait être l’effet direct d’une pompe à chaleur sur le réchauffement climatique et dans quels cas se produirait-il?
Selon leur puissance, les PAC sont chargées avec une quantité de fluide frigorigène différente.
Les machines avec une puissance calorifique de 13 kWh contiennent en moyenne 3 kg de fluide. Dans les systèmes frigorifiques, divers fluides sont utilisés.
Le CFC (chlorofluorocarbure) R12 détruit la couche d’ozone par le chlore qu’il contient et il a été remplacé par le R134a. Interdit depuis le 01/01/1995.
Le HCFC (hydrochlorofluorocarbure) R 22 a été remplacé par le R 407C et il a été interdit pour les nouvelles installations pour les mêmes raisons depuis le 01/01/2004.
Les plus utilisés aujourd’hui HFC (hydrofluorocarbures) R 134a, R 407C, R 410A, R 404A ne contiennent pas de chlore et ils sont inoffensifs pour la couche d’ozone. Mais, libérés dans l’atmosphère, leur effet sur le changement climatique, comparé au CO2, n’est pas moindre, voire il est maintes fois plus important.
Dans quels cas de figure c’est possible ?
- En cas de fuite non constatée
- En cas d’erreur de manipulation ou de libération de fluide
Pour les systèmes monobloc, le risque de fuite est exactement le même que pour un frigo. La PAC est chargée et testée dans l’usine. Les systèmes split (climatiseur et PAC avec groupe extérieur et unité interne ; PAC à détente directe) pour lesquels certains modules sont montés et testés sur le chantier, demandent plus de compétences professionnelles et plus de respect pour l’environnement.
Les fluides frigorigènes ne modifient pas leurs qualités/propriétés avec le temps. Ils n’ont pas besoin d’être remplacés périodiquement. Un système thermodynamique, clim, pompe à challeur ou si vous voulez votre frigo, est chargé avec un fluide frigorigène à vie. Quand tout est bien conçu par le fabricant et tout aussi bien installé par nous, les installateurs, le djinn est condamné à travailler pour l’éternité uniquement dans sa bouteille ! Bien sûr, le risque n’est jamais zéro ! Pourtant, ce que nous venons de dire nous donne droit de considérer que l’impact direct d’une PAC sur l’effet de serre, comparé à une chaudière, est plutôt minime.
L’efficacité énergétique ou thermodynamique, d’où l’émission de CO2, d’une PAC dépendent de son COP. Pour mémoire, le COP est le rapport entre la chaleur restituée et l’énergie consommée.
COP
COP est le rapport entre la puissance restituée et la puissance absorbée.
Puissance absorbée : l’énergie électrique en kWh consommée.
Puissance restituée : l’énergie thermique en kWh restituée.
COP = Puissance restituée / Puissance consommée
EVI ou l’injection de vapeur
EVI (de l’anglais : Enhance Vapour Injection) est une nouvelle technologie, appliquée prioritairement dans les PAC air/eau haute température.
Après le condenseur, une petite quantité du liquide frigorigène est prélevée. Détendu séparément, il est injecté de nouveau pendant la phase de compression. La vapeur ainsi obtenue a deux fonctions. D’un côté, elle rafraîchit le compresseur. D’un autre, elle augmente la pression de condensation et la quantité de chaleur dans le condenseur sans utiliser d’énergie supplémentaire.
Il ne faut quand même pas comparer « l’injection de vapeur » dans une PAC et celle dans un moteur de voiture : dans un circuit fermé, il n’y a pas de combustion mais de l’évaporation et de la condensation.
D’autres détails sont expliqués dans les chapitres « La PAC air/eau haute température (EVI).»
Fluide frigorigène
- CFC (chlorofluorocarbure) R 12 – détruit la couche d’ozone car il contient du chlore. Interdit depuis le 01/01/1995. Remplacé par le R 134a.
- HCFC (hydrochlorofluorocarbure) R 22 est remplacé par le R407C et il est interdit dans les installations neuves depuis le 01/01/2004, pour les mêmes motifs.
- HC (hydrocarbure) R290 – gaz propane et CO2 – dioxyde de carbone, sont encore rarement utilisés dans des systèmes thermodynamiques.
- N3H – amoniac, utilisé encore dans certains anciens frigidaires. Toxique.
Les plus utilisés aujourd’hui, HFC (hydrofluorocarbure) R 134a, R 407C (composé de R134a et R125), R 410A, R 404A, ne contiennent pas de chlore et ils sont inoffensifs pour la couche d’ozone.
Le R410A reste liquide à -4°C. Même si on le refroidit plus, à -14 °C par exemple, il peut rester en état liquide mais à une pression plus basse, 5 bar. Tout contact avec un milieu à t° plus élevée déstabilise leur équilibre – le liquide se transforme en vapeur en absorbant de la chaleur (chaleur latente) du milieu qui a provoqué le changement de son état.
Inverter – la boîte de vitesses automatique
Le mot Inverter ne signifie absolument pas « réversible ». De même un système de climatisation peut être réversible sans être Inverter. Selon le jargon professionnel Inverter signifie :
« Modulation de la vitesse de rotation d’un moteur électrique en fonction de la fréquence du courant d’alimentation ».
Le moteur électrique est celui qui fait tourner le compresseur. En modifiant la vitesse de rotation du compresseur, la machine adapte sa puissance à l’inertie thermique et au besoin réel de chaleur dans l’installation.
- Au démarrage d’une PAC classique il y a un pic d’intensité important: 20,30, ou même plus de 40 Ampers pour certains modèles. Logiquement cela entraîne une consommation supplémentaire d’électricité. Une fois en marche, le compresseur tourne à la même vitesse et il maintien la même puissance et la même consommation jusqu’à la t° désiré.
- Le démarrage d’un système à puissance variable est progressif. Le courant dirigé vers le compresseur est augmenté étape par étape. Avant la t° de consigne, la machine commence à diminuer l’intensité, mais a la fois elle réussit à maintenir une t° maximale, avec faible vitesse de rotation dans le compresseur, toute en consommant la quantité minimale d’énergie. C’est un peu comme une boîte de vitesses automatique. Elle adapte la puissance du moteur selon la vitesse et l’inertie de la voiture. Voilà ce que c’est l’Inverter!
Kilocalorie (Kcal) et puissance
1Kcal = la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter d’1°C la température d’1 kg d’eau.
La quantité de chaleur dans un volume d’eau est égale à sa masse multipliée par sa t°.
Dans 2 litres d’eau à 60°C, il y a moins de chaleur que dans 60 l à 3°C, même si on peut se brûler avec la première alors que la deuxième est proche du point de congélation. Les calories sont comme le sel dans l’eau. Si dans une casserole de 2 litres vous mettez 200g de sel et dans une autre, de 6 litres, 300 g, l’eau dans la première sera plus salée même si dans la deuxième il y a plus de sel.
Un système thermodynamique transforme un grand volume d’air ou d’eau de la nappe phréatique à basse température. En extrayant la chaleur de cette « source froide », la PAC restitue l’énergie thermique dans la « source chaude », le chauffage dans la maison, dans un moindre volume à t° plus élevée.
La puissance calorifique (thermique) est la quantité de chaleur produite pour un temps défini:
- Volume kg. x T°C / Temps = Puissance en Kcal/heure
Les recommandations actuelles Documents Techniques Unifiés (DTU) sont de mesurer en Watts et non plus en Kcal. C’est la raison pour laquelle la puissance calorifique de tous les générateurs de chaleur est transformée en Watts.
- 1Kcal/heure = 1.163 Watts
- 1 Watts = 0.86 Kcal/heure
Pourquoi 1 kg et pas 1 litre ?
1 litre d’eau à 5°C et à pression atmosphérique de 1,013 bar (au niveau de la mer) pèse 1 kg. A la même pression mais à 50°C, l’eau perd 1,12% de sa masse volumique. A 60°C, 1,69% et à 99°l’eau est plus légère de 4,12%.
La pompe à chaleur : comment ça marche ?
Est-ce que ce nom est suffisamment parlant ?
Qu’est-ce que c’est et comment ça marche ?
Pourquoi c’est économique ?
En fait, on en a tous à la maison- c’est notre frigo mais « à l’envers », enfin … presque
Parfois, une explication de deux ou trois lignes est insuffisante, mais si on approfondit elle devient trop complexe pour être comprise par tout le monde.
- La chaleur est présente dans l’air jusqu’à une température 0 absolu (0 K) ou -273°C.
- La chaleur se déplace toujours d’un milieu chaud vers un milieu plus froid.
- Les gaz changent leur température en fonction de la pression.
- La température à laquelle une substance passe de l’état de gaz à celui de liquide et vice versa dépend de la pression.
- Chaque substance absorbe une quantité importante de chaleur en passant de l’état de liquide à celui de gaz, et inversement – elle libère cette chaleur lors du processus de condensation.
- 100 kcal sont nécessaires pour chauffer 1 kg d’eau de 0°C à la température d’ébullition100°C. Pour transformer en vapeur ce kg d’eau, on a besoin de 540 kcals.
- Si on inverse le cycle en provoquant la condensation de la vapeur, elle va libérer la même quantité d’énergie – 540 kcal de chaleur- et elle va retrouver son état d’origine : 1kg d’eau à 100 °C.
- Le compresseur aspire de l’évaporateur le fluide frigorigène en état gazeux. Comprimé dans le condenseur à l’entrée du détendeur, le fluide frigorigène augmente sa température.
- C’est notamment dans le condenseur (source chaude), échangeur de chaleur fluide frigorigène – eau, que le contact du fluide avec l’eau du chauffage qui a une t° plus basse, provoque une condensation accompagnée d’une libération massive de chaleur (calories).
- Suite à la basse permissivité (contrôlée) du détendeur, la pression et la t° du fluide déjà condensé (liquéfié) qui passe, diminuent brusquement.
- Dans l’évaporateur (source froide), échangeur de chaleur fluide frigorigène – air, le contact du fluide avec l’air extérieur qui a une t° plus élevée provoque de nouveau un changement de son état. Cette fois, il s’évapore en absorbant des calories.