Les limites du COP des pompes à chaleur
Le coefficient de performance d’une pompe à chaleur est d’abord limité par l’efficacité maximale théorique du cycle thermodynamique qu’elle exploite, qui dépend elle-même de la différence de température entre les deux sources de fonctionnement. Cette limite théorique est calculée par la formule COPmax=Tc/(Tc-Tf), Tc étant la température absolue de la source chaude exprimée en Kelvin, Tf celle de la source froide. Rappelons que pour obtenir la température absolue, il faut ajouter 273,15 à celle mesurée en degrés Celsius.
Appliquons ce calcul à une situation réelle : la température extérieure est de 6°C, et on veut obtenir 20°C en sortie de pompe à chaleur. Le COP maximal théorique est presque de 21. Pour avoir 26 °C en sortie de pompe à chaleur, le COP théorique descend en dessous de 15.
Cela fait tout de même rêver. Mais dans la pratique, le COP d’une pompe à chaleur sera limité par des contraintes physiques et techniques. Il peut y avoir condensation et prise en glace de la vapeur d’eau dans l’air au contact de l’évaporateur extérieur, par exemple, et on ne pourra pas obtenir des pressions trop fortes dans un circuit de fluide frigorigène en conservant un prix et une taille d’installation raisonnables.
Dans la pratique, les pompes à chaleur performantes atteignent aujourd’hui des COP compris entre 4 et 5 dans les conditions de mesure. On peut encore espérer une progression, mais lente, sur ce point à l’avenir.
Mesure du coefficient de performance d’une pompe à chaleur
Le coefficient de performance d’une pompe à chaleur est, dans des conditions précises, le rapport entre la quantité d’énergie transférée et l’énergie consommée par le système. Ainsi, une pompe à chaleur, dans la situation de mesure, ayant un COP de 4 transférera 4 kilowatts thermiques pour 1 kilowatt d’électricité consommée. Mais attention, c’est une valeur mesurée en laboratoire, qui n’évaluera pas l’efficacité du système de transmission de la chaleur en situation réelle. En outre, le rendement de la pompe dépendra, plus ou moins selon la qualité de conception d’un système, de la différence entre les températures des deux sources.
Comment est mesuré le COP
Coefficient de performance et rendement annuel des pompes à chaleur
Le COP mesuré en laboratoire et indiqué sur les différents appareils utilisant une pompe à chaleur peut servir pour comparer les rendements de différents modèles, mais il ne permet pas un calcul direct des économies d’énergie réalisables. Si un vendeur vous dit qu’avec une pompe à chaleur ayant un COP de 4, vous allez diviser par 4 vos factures de chauffage par rapport à des radiateurs électriques, c’est faux, et malhonnête. Le rendement annuel effectif de la pompe à chaleur va dépendre en partie du COP, mais aussi de l’efficacité globale du système, y compris émetteurs intérieurs et évaporateur, et surtout des variations climatiques. Alors que peut-on vraiment espérer de l’installation d’une pompe à chaleur ?
COP et rendement annuel d’une pompe à chaleur