Moncef Krarti, Université du Colorado à Boulder
Les personnes qui louent leur logement, ou qui n’ont pas assez d’argent pour réaliser des rénovations importantes, ont été exclues pendant de nombreuses années d’un changement majeur dans la technologie de chauffage et de climatisation qui peut améliorer l’efficacité, économiser de l’argent et être meilleur pour le climat mondial : les pompes à chaleur.
Le chauffage et la climatisation des bâtiments consomment 35 % de toute l’énergie utilisée aux États-Unis chaque année. De nombreux foyers et entreprises convertissent leurs systèmes de chauffage et de climatisation fonctionnant aux combustibles fossiles en pompes à chaleur électriques, qui utilisent l’électricité non pas pour produire de l’air chaud ou froid, mais pour déplacer la chaleur vers les espaces nécessitant de la chaleur et hors des espaces nécessitant du froid.
Jusqu’à récemment, ce processus nécessitait une quantité importante d’équipements volumineux et coûteux à installer en permanence dans un bâtiment, ce qui nécessite un entrepreneur professionnel et peut coûter jusqu’à 10 000 $ US rien que pour l’installation – en plus de l’équipement lui-même. Souvent appelés « splits », ces systèmes comportent généralement un condenseur à l’extérieur du bâtiment qui échange de la chaleur avec l’air extérieur et un évaporateur à l’intérieur qui échange de la chaleur avec l’air intérieur.
Mais désormais, les pompes à chaleur de fenêtre deviennent disponibles aux États-Unis. Comme un climatiseur de fenêtre, ces appareils autonomes peuvent être installés sans l’aide d’un professionnel et branchés sur une prise murale. Contrairement aux climatiseurs de fenêtre, cependant, ils peuvent fournir à la fois chauffage et climatisation. Ils coûtent beaucoup moins cher qu’un système permanent – entre 3 000 $ et 4 000 $ – et peuvent être déplacés vers un nouveau logement si le propriétaire déménage.
Il n’existe pas encore beaucoup d’options disponibles dans le commerce, et celles sur le marché ne peuvent pas chauffer ou refroidir de très grands espaces par elles-mêmes. Et elles fonctionnent moins efficacement lorsqu’elles chauffent des maisons dans des endroits où les températures extérieures sont extrêmement froides. Quelques modèles sont disponibles sur le marché, encore moins chers, mais ils n’ont pas de cote d’efficacité, ne fonctionnent pas lorsque les températures extérieures sont très froides et sont plus bruyants en fonctionnement.
J’ai conçu et évalué un large éventail de technologies d’efficacité énergétique des bâtiments ; voici comment fonctionnent ces pompes à chaleur de fenêtre, et pourquoi elles peuvent permettre aux habitants d’appartements et aux résidents de maisons anciennes d’apporter facilement et à relativement peu de frais des améliorations significatives aux systèmes de chauffage et de climatisation de leur logement. Les subventions fédérales pour ce type d’équipement ont expiré en 2025, mais certaines compagnies d’électricité, États et gouvernements locaux peuvent encore offrir de l’argent pour aider à payer les coûts.
Déplacer la chaleur d’un endroit à un autre
Les pompes à chaleur utilisent un cycle de réfrigération réversible et peuvent fournir un chauffage et une climatisation similaires à ceux des radiateurs électriques, des fournaises et des plinthes chauffantes, tout en utilisant moins de la moitié de l’électricité.
Les pompes à chaleur les plus courantes transfèrent la chaleur entre l’air intérieur et extérieur, mais d’autres systèmes peuvent échanger de la chaleur avec le sol ou des plans d’eau, comme les lacs.
Les capacités des pompes à chaleur sont définies par la quantité de chaleur qu’elles peuvent transférer sur une période de temps donnée. Une pompe à chaleur desservant une maison entière peut nécessiter une capacité de 12 000 à 60 000 unités thermiques britanniques (environ 12 660 à 63 300 kilojoules) – mais les capacités des unités de fenêtre sont beaucoup plus faibles, atteignant seulement environ 9 000 Btu (9 500 kJ).
Les performances varient en fonction des conditions extérieures, où l’unité soit envoie l’excès de chaleur pour refroidir l’intérieur, soit recueille de la chaleur pour chauffer l’intérieur. En mode refroidissement, les pompes à chaleur sont évaluées par leur ratio d’efficacité énergétique saisonnier, un chiffre qui indique la quantité de refroidissement obtenue par unité d’électricité utilisée. La mesure correspondante pour le chauffage est appelée facteur de performance saisonnier en chauffage. En général, plus ces chiffres sont élevés, meilleures sont les performances. Le département américain de l’Énergie a établi des normes minimales pour ces chiffres.
Bien que ces unités fonctionnent même lorsque les températures extérieures sont de -13 degrés Fahrenheit (-25 degrés Celsius), leur puissance de chauffage est réduite à près de la moitié de sa capacité nominale, et leur efficacité énergétique chute à un tiers de sa performance nominale à cette température.
En plus de leur faible coût par rapport aux pompes à chaleur split conventionnelles, les pompes à chaleur de fenêtre intégrées répondent aux besoins de chauffage et de climatisation avec des demandes et des coûts énergétiques plus faibles. Mais chaque unité de fenêtre ne dessert qu’une seule pièce, tandis qu’une unité split plus courante peut desservir plusieurs pièces.
Les pompes à chaleur de fenêtre intégrées sont faciles et peu coûteuses à installer et offrent des options de chauffage et de climatisation tout-en-un pour les appartements et les maisons anciennes, avec des performances d’efficacité énergétique supérieures aux systèmes traditionnels. Leurs principales limitations incluent leurs faibles capacités et une efficacité énergétique réduite dans les climats ou conditions extrêmement froids.
Moncef Krarti, professeur de génie civil, environnemental et architectural, Université du Colorado à Boulder
Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lisez l’article original.
