Introduction
Avant de concevoir les systèmes de chauffage des locaux et d’eau chaude sanitaire d’un bâtiment, une étape clé consiste à déterminer la source d’énergie pour faire fonctionner ces appareils. La combustion du gaz naturel ou du mazout a un coût d’exploitation inférieur à celui du chauffage par résistance électrique, mais ces combustibles produisent des émissions et nécessitent un système d’échappement. D’un autre côté, les radiateurs électriques ont le potentiel d’être sans émissions s’ils fonctionnent à l’énergie solaire ou éolienne.
Les radiateurs à résistance sont la configuration la plus courante qui fonctionne avec de l’électricité, mais leur coût de fonctionnement peut être extrêmement élevé compte tenu des tarifs d’électricité à New York. Cependant, les pompes à chaleur électriques peuvent normalement fournir de 2 à 4 unités de chaleur par unité d’électricité consommée, offrant un coût de fonctionnement bien inférieur à celui d’un chauffage à résistance équivalent. Pour une quantité donnée d’énergie fournie, l’électricité est beaucoup plus chère que le gaz à New York, mais les pompes à chaleur électriques peuvent égaler le coût de fonctionnement des chaudières à gaz en utilisant plus efficacement l’apport d’énergie.
Cet article donne un aperçu des deux principales configurations de thermopompes électriques: les systèmes à air et géothermiques.
Pompes à chaleur à air
Comme leur nom l’indique, les pompes à chaleur à air extraient l’énergie de l’air environnant pour fournir de la chaleur. C’est exactement comme un climatiseur fonctionnant à l’envers: avez-vous remarqué comment l’unité extérieure réchauffe l’air qui l’entoure? Eh bien, une pompe à chaleur utilise le même effet à l’intérieur.
En supposant la même puissance calorifique, une pompe à chaleur air-air labellisée ENERGY STAR ne consomme qu’environ 40% de la puissance requise par une résistance électrique. Leur efficacité est indiquée par le facteur de performance saisonnière du chauffage (HSPF), qui est un rapport entre la sortie Btu et l’entrée en wattheures, similaire à la valeur de consommation d’essence d’une voiture. Recherchez la valeur HSPF la plus élevée qui correspond à votre budget pour maximiser les économies d’énergie.
Tout comme les systèmes de climatisation, les pompes à chaleur à air sont disponibles sous forme de systèmes monoblocs ou de systèmes split (sans conduit). Si votre propriété a déjà des conduits, une thermopompe monobloc peut être le meilleur choix. D’un autre côté, si l’installation d’un conduit n’est pas pratique, un système sans conduit est recommandé. Les pompes à chaleur aérothermiques ENERGY STAR ont un HSPF minimum de 8,2 en configuration monobloc et de 8,5 en configuration sans conduit.
Les refroidisseurs à cycle inversé sont un sous-type de pompe à chaleur à air qui fournit de la chaleur à un réservoir d’eau, au lieu de la fournir directement à l’air intérieur. Cette configuration permet à la pompe à chaleur d’être utilisée avec une tuyauterie de chauffage radiant au sol ou avec des ventilo-convecteurs.
Pompes à chaleur géothermiques
La température de l’air extérieur varie considérablement tout au long de l’année et les thermopompes à air souffrent d’une efficacité réduite pendant les jours les plus froids de l’hiver. Le sol est beaucoup plus fiable comme source de chaleur; cette configuration de système extrait la chaleur directement du sol, des eaux souterraines ou d’un plan d’eau à proximité tel qu’un étang ou un lac. Les systèmes de pompe à chaleur géothermique sont souvent appelés pompes à chaleur à eau, car la plupart des configurations de système utilisent de l’eau avec de l’antigel comme moyen d’échange thermique entre la pompe à chaleur et le sol.
Les pompes à chaleur géothermiques offrent un rendement plus élevé que les pompes à chaleur à air. Les modèles à haut rendement du marché permettent des économies de plus de 70% par rapport aux radiateurs électriques à résistance, et les pompes à chaleur géothermiques les plus efficaces du marché économisent plus de 80%.
Les pompes à chaleur géothermiques peuvent être classées en systèmes en boucle fermée et en boucle ouverte.
Les systèmes en boucle fermée ont une boucle de tuyauterie fermée qui circule entre la pompe à chaleur et le sol, mais l’eau à l’intérieur ne se mélange jamais avec les eaux souterraines.
Les systèmes en boucle ouverte prélèvent l’eau souterraine d’un puits, la font circuler dans la pompe à chaleur, puis la déchargent. Compte tenu de leur mode de fonctionnement, les systèmes en boucle ouverte sont soumis à toute réglementation applicable en matière de rejet des eaux souterraines.
Les systèmes en boucle fermée peuvent utiliser des boucles d’eau verticales ou horizontales, selon la disponibilité des terres. Les boucles horizontales nécessitent des tranchées d’au moins quatre pieds de profondeur et conviennent aux propriétés avec une vaste superficie. D’autre part, les boucles verticales peuvent aller à des centaines de pieds sous terre et sont généralement utilisées lorsque le terrain est limité – la construction de gratte-ciel à New York en est un exemple. Si la propriété est proche d’un plan d’eau tel qu’un étang ou un lac, la boucle d’eau souterraine peut être submergée à la place, ce qui se traduit par une installation beaucoup moins chère.
Recommandations pour utiliser efficacement les pompes à chaleur
Si vous envisagez des pompes à chaleur pour votre bâtiment, la meilleure option change en fonction des conditions du projet. Les pompes à chaleur géothermiques sont les plus efficaces mais aussi les plus difficiles à installer, surtout si nous avons affaire à un système vertical en boucle fermée dans un immeuble de grande hauteur. Considérez également que les pompes à chaleur géothermiques nécessitent une évaluation préalable du sol sous votre propriété – le projet peut être irréalisable si la présence de roches empêche l’excavation.
Envisagez un refroidisseur à cycle inversé (RCC) si votre installation utilise déjà une tuyauterie hydraulique ou une unité monobloc si vous avez déjà des conduits d’air. Les pompes à chaleur sans conduit peuvent être une excellente option dans les immeubles d’appartements où chaque logement est équipé de systèmes de chauffage et de climatisation individuels. Dans les nouvelles constructions, pensez à une pompe à chaleur géothermique, car il est beaucoup plus facile d’installer la boucle d’eau souterraine lorsqu’il n’y a pas encore de bâtiment.
