Pompes à chaleur : l'Ademe fait le point (6)

Les pompes à chaleur peuvent constituer un outil de maîtrise de la demande d'électricité, à condition de répondre aux exigences de qualité. Dans le 6ème point de son bilan des Enr, l'Ademe détaille les caractéristiques à attendre de cette technologie.

Enjeux

Une pompe à chaleur (PAC) est une machine thermodynamique qui transfère de l'énergie thermique d'une source froide vers une source chaude. En mode chauffage, la PAC prélève de la chaleur du milieu environnant (dans l'air, le sol ou dans l'eau) et la restitue dans le logement à un niveau de température plus élevé, adapté au chauffage.

Les PAC sont aussi pour la plupart, réversibles, c'està- dire qu'elles peuvent, par inversion de leur cycle de fonctionnement, prélever de la chaleur dans un bâtiment, et donc le rafraîchir, et rejeter cette chaleur à l'extérieur, dans le milieu environnant. Aujourd'hui, la majorité des PAC sont à compresseurs entraînés par moteur électrique (95% du marché français). Les éléments indiqués ci-après concernent ce type de machine.

Il existe deux grands types de pompes à chaleur à compression : les PAC géothermiques et les PAC aérothermiques. Les PAC géothermiques puisent la chaleur dans le sol ou dans l'eau (nappes phréatiques, ou plus rarement lacs, rivières ou mer). Les PAC aérothermiques puisent, quant à elles, la chaleur dans l'air (extérieur ou extrait du logement).

 

 

Impact environnemental

Maîtrise de la demande en électricité

Sous certaines conditions, les PAC permettent un gain de consommation énergétique par rapport
aux solutions de chauffage à combustibles fossiles, explique l'Ademe. On peut par exemple montrer qu'un système de chauffage par PAC, comparé à une solution avec chaudière gaz à condensation, conduit à des économies en énergie primaire dès lors que le Coefficient de Performance de la PAC (COP) indiqué par le constructeur (et mesuré en centre d'essai selon des normes) est au minimum de 3, que la machine est correctement dimensionnée et mise en œuvre et bénéficie d'une maintenance régulière.

Lorsqu'une PAC vient en remplacement d'un chauffage électrique direct à effet Joule, le gain en énergie primaire, est d'autant plus évident. De plus, ce gain s'accompagne d'une réduction de la puissance appelée sur le réseau.

Réduction des émissions de gaz à effet de serre

L'impact sur l'effet de serre des PAC résulte de l'émission du fluide frigorigène présent dans celles-ci (généralement lorsque l'installation, arrivée en fin de vie, doit être éliminée et vidée du fluide qu'elle contient) et, de manière prépondérante, de l'électricité nécessaire à son fonctionnement (dont la fabrication s'accompagne d'émissions de CO2).

En considérant l'ensemble de ces effets, les calculs montrent qu'une PAC permet de réduire d'un facteur de 1,5 à 4 les émissions de CO2 nécessaires au chauffage d'un logement par rapport à un système de chauffage à combustible fossile. Ceci est particulièrement vrai en France où le contenu en CO2 du kWh électrique pour l'usage chauffage est faible (180 g de CO2 par kWh), mais cela reste vrai également pour des contenus beaucoup plus élevés et explique l'engouement général pour les PAC en Europe.

Développements

PAC et rafraîchissement

Les PAC sont en général réversibles (+ de 90% des ventes) et peuvent donc conduire à des consommations d'énergie électrique supplémentaires en été à des fins de rafraîchissement. Les campagnes de mesure réalisées sur site montrent cependant que l'utilisation de cette option reste limitée et concerne des durées faibles (une quinzaine de jours par an) avec une consommation électrique en général modérée (de l'ordre de 500 kWh par logement équipé), bien en deçà des gains énergétiques réalisés sur la saison de chauffage.

 

 

Par ailleurs, l'Ademe rappelle qu'il existe de nombreuses autres solutions à privilégier permettant
d'éviter le rafraîchissement actif. Si toutefois celui-ci est inévitable, il convient d'en minimise l'importance en réduisant les charges thermiques du bâtiment par un travail sur l'isolation et la mise en place de protections solaires.

D'un point de vue énergétique, il lui paraît préférable lorsque la fonction rafraîchissement est utilisée, de disposer d'un système réversible centralisé par PAC, plutôt que de recourir à des climatiseurs mobiles ou des systèmes individuels achetés dans l'urgence en grande distribution.

Production d’eau chaude sanitaire

Les PAC peuvent également participer à la production d'eau chaude sanitaire. Il existe alors deux possibilités :

• La PAC qui assure le chauffage de la maison dispose également d'une fonction de production d'ECS. L'eau est alors chauffée par la PAC avec un complément éventuel assuré par une résistance électrique, notamment quand la PAC est à l'arrêt, hors période de chauffage.

• Une PAC indépendante, dédiée à la production d'ECS et appelée chauffe-eau thermodynamique, est utilisée. Elle fournit alors l'eau chaude sanitaire toute l'année. Enfin, si l'eau chaude sanitaire ne peut être produite par un système de PAC, il peut être nécessaire d'installer un système indépendant qui assurera cette fonction. Il peut alors s'agir par exemple d'un cumulus électrique, ou de façon préférable d'un chauffe eau solaire. La production d'ECS est un point à étudier avec soin, notamment lorsque la PAC vient en substitution d'une chaudière qui assurait à la fois le chauffage des locaux et la production d'eau chaude sanitaire.

 

 

Avis de l'Ademe

L’Ademe soutient le développement des pompes à chaleur car ce sont des systèmes qui valorisent l'énergie disponible puisée dans l'environnement immédiat, renouvelable car provenant en majorité du flux thermique solaire.

La contre partie reste l'utilisation d'électricité dont l'impact peut être minimisé, à partir du moment où l'on encourage l'utilisation de PAC performantes – limitant de ce fait leur consommation d'énergie électrique – et le recours aux énergies renouvelables pour produire de l'électricité.

Dans un souci de bonne performance énergétique, l'Ademe préconise l'utilisation de machines ayant un COP supérieur ou égal à 3,5.

L’Ademe rappelle que les systèmes de chauffage par PAC ne supportent pas la médiocrité de conception et de mise en œuvre. Elle recommande la charte qualité QualiPAC de l'AFPAC (Association Française pour les Pompes A Chaleur) qui définit un certain nombre d'engagements de qualité que l'installateur adhérent s'engage à respecter. L’Agence soutient, par ailleurs, les travaux visant à faire progresser l’appellation QualiPAC vers une certification européenne.

L’Agence environnementale rappelle que si les PAC peuvent constituer des solutions de chauffage très performantes, il ne s'agit néanmoins que d'une solution parmi d'autres, qui n'est pas nécessairement adaptée à toutes les situations. Seule une étude thermique sérieuse peut valider ou non l'intérêt d'une PAC dans une situation donnée.

Dans tous les cas, et comme pour tout système de chauffage, elle préconise en premier lieu de réduire au maximum les besoins de chauffage en veillant à la qualité d'isolation thermique du bâtiment (murs, toiture, combles, fenêtres, …) et à son exposition.

Par ailleurs, il existe en France des zones où le réseau de distribution électrique est en contrainte. Dans ces zones, la multiplication des PAC peut avoir des conséquences en termes de dimensionnement des installations électriques et de qualité de la fourniture d'électricité. Il convient donc de se renseigner auprès des régies d'électricité locales, d'EDF ou des Espaces Info-Energie avant de choisir cette solution de chauffage. Dans tous les cas, une PAC doit être munie d'un dispositif limitant les appels de courant lors du démarrage du compresseur.

Pour en savoir plus

Guide de l’ADEME sur les pompes à chaleur (réf 4288)
www.géothermie-perspectives.fr : site développé par l’ADEME et le BRGM

Voir aussi : Le bilan de l'Ademe concernant :

La géothermie

le bois énergie

le solaire thermique

le solaire photovoltaïque

l'énergie éolienne