Principe général de la pompe à chaleur air-eau
La pompe à chaleur air-eau va comprendre deux circuits séparés. Le circuit de fluide frigorigène est celui qui sert à la production de chaleur, selon le cycle de compression-détente, ou évaporation-condensation que nous détaillons dans le guide général des pompes à chaleur. La chaleur récupérée va être transmise à un second circuit, d’eau, par un échangeur. On connecte ce circuit d’eau au réseau de chauffage central pour diffuser la chaleur dans l’habitation au moyen de radiateurs, planchers chauffant, éventuellement ventilo-convecteurs à eau.
Et il faut donc forcément disposer d’un réseau de chauffage central, ou boucle à eau chaude, pour installer une pompe à chaleur air-eau.
Dans ce cadre, la pompe à chaleur peut être le seul appareil de chauffage utilisé. En entrée arrive l’eau refroidie en retour de chauffage central, cette eau est chauffée puis renvoyée dans le circuit, de la même manière que pour n’importe quelle chaudière classique.
La pompe à chaleur air-eau peut également être installée en relève d’une autre chaudière, et là, les choses se corsent un peu. On a deux appareils de chauffage sur le même circuit de chauffage central.
Ceci permettra d’abord de ne jamais manquer de puissance, mais aussi et surtout de ne faire fonctionner la pompe à chaleur que dans la plage de températures où son rendement est effectivement intéressant financièrement. Nous en reparlerons en détail.
Pompe à chaleur bi-bloc ou monobloc
Une pompe à chaleur monobloc ne comprend qu’un seul boîtier, qui contient les deux circuits, et l’échangeur. Elle va être placée à l’extérieur, nécessairement. Elle sera connectée au circuit de chauffage central par deux tuyaux que l’on fait passer à travers le mur contre lequel elle est appuyée.
Un premier avantage de la pompe à chaleur air-eau monobloc, c’est qu’il n’y aura pas de circuit extérieur de fluide frigorigène, donc moins de risque de fuite. Ensuite, le circuit de fluide frigorigène est généralement chargé en usine, et l’installateur n’y touchera pas. Dans la mesure où le bon chargement en fluide est primordial pour le bon fonctionnement et la durée de vie d’une pompe à chaleur, c’est intéressant, et rassurant. Enfin, l’installation est très simple, on branche une entrée et une sortie d’eau, on règle le régime en fonction des besoins, et ça marche…
La contrepartie, c’est que les pompes à chaleur monobloc ne sont généralement pas très puissantes. Sauf pour un logement parfaitement isolé n’ayant que très peu de besoins de chauffage, elles ne pourront donc être utilisées qu’en relève d’une autre chaudière. Ce peut tout de même être une solution rentable.
Les pompes à chaleur bi-bloc, les plus nombreuses, sont composées de deux modules, connectés par un circuit de fluide frigorigène. Le module extérieur assure l’évaporation du fluide, et donc la récupération de chaleur. Le module intérieur permet la condensation du fluide, et la transmission de la chaleur au circuit d’eau du chauffage central.
L’installation est forcément un peu plus complexe que pour une pompe à chaleur monobloc. Il va falloir construire le circuit de fluide, parfaitement étanche, entre les modules intérieur et extérieur, puis charger ce circuit en fluide avec une grande précision sur la pression.
Par contre, les pompes à chaleur bi-bloc ne sont pas vraiment limitée en termes de puissance, et pourront donc être utilisées soit en relève avec une plus grande participation aux besoins de chauffage, soit comme seul appareil de chauffage (et même de production d’eau chaude), au moins dans les régions où les hivers ne sont pas trop rigoureux.
La pompe à chaleur en relève de chaudière
Nous avons vu que la performance énergétique d’une pompe à chaleur diminue lorsque l’écart augmente entre la température extérieure et celle désirée à l’intérieur de la maison. Du coup, quand il fait trop froid (disons en dessous de 3-5 degrés C), le fonctionnement de la pompe à chaleur ne coûte pas forcément moins cher que celui d’une chaudière à gaz, voire au fioul.
Le principe général de la relève de chaudière va donc être de faire fonctionner l’appareil le plus économique en fonction de la température extérieure, avec éventuellement une plage où les deux peuvent participer ensemble aux besoins de chauffage. Le dimensionnement de la pompe à chaleur sera plus simple, et on s’assure qu’elle ne fonctionne que lorsqu’elle est vraiment rentable.Un module de régulation assure la bonne coordination des deux appareils.
La relève de chaudière est souvent une bonne solution, surtout si vous avez une chaudière gaz pas trop ancienne, et bien sûr en état de marche. Vous conservez le matériel existant, et le surcoût d’installation sera vraisemblablement compensé par la plus faible puissance nécessaire de la pompe à chaleur.
De plus, n’oublions pas que le module extérieur refroidit localement l’air qu’il aspire pour provoquer l’évaporation du fluide frigorigène. En cas de grand froid, il y a condensation de la vapeur d’eau contenue dans l’air dans le module extérieur, et prise en glace si la pompe à chaleur n’est pas suffisament puissante pour assurer de bons cycles de dégivrage. Pour éviter cela, on surdimensionne normalement toujours un peu les pompes à chaleur utilisées seules.
Cela signifie tout de même que non seulement le rendement énergétique ne sera pas très bon, mais qu’en plus une part supplémentaire d’électricité sera consommée pour réchauffer le module extérieur. Sur l’ensemble d’une saison de chauffe, la pompe à chaleur sera tout de même rentable, mais pas à ces moments de grand froid. Le relève de chaudière peut résoudre ce problème.