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	du 7 juin 2007	DÉVELOPPEMENT DURABLE

Au-delà de l'effet de mode, les pompes à chaleur apportent de vraies réponses, à la fois économiques et environnementales, à la question du chauffage. De plus, elles sont capables, aussi, d'assurer le confort d'été.
Par Emmanuelle Jeanson-Haentjens

Énergie, l'avenir appartient aux pompes à chaleur

Les professionnels ne le savent pas toujours, mais beaucoup de leurs hôtels et de leurs restaurants sont déjà équipés de pompes à chaleur, appelées 'Pac'. La plupart des systèmes de climatisation, quand ils sont 'réversibles', sont aussi des Pac capables de chauffer les locaux. D'abord installées dans les établissements haut de gamme, les Pac se démocratisent depuis trois ou quatre ans. Tous secteurs confondus, en 2006, 53 500 Pac se sont vendues en France, 2^e marché européen derrière la Suède. Les ventes de climatiseurs multisplits ont également doublé l'an dernier, essentiellement tirées par leur usage en mode pompe à chaleur dans l'habitat.
Ce développement est loin de se résumer à un effet de mode. Le cycle thermodynamique, sur lequel repose le fonctionnement des Pac, est très efficace en terme d'énergie : avec 1 kW consommé par les éléments électriques qui constituent la Pac (compresseur et ventilateurs), on obtient 3 ou 4 kW de chaleur ou de fraîcheur. Malgré les pertes en ligne de l'électricité, l'impact des Pac sur l'effet de serre reste bien inférieur à celui de la plupart des systèmes de chauffage. Elles ont donc leur rôle à jouer pour limiter le changement climatique. Ce rôle sera d'ailleurs officialisé dans la prochaine réglementation thermique 2010, qui prévoit de ne pas autoriser les systèmes de chauffage qui n'auraient pas au moins l'efficacité d'une Pac.

Aérothermie ou géothermie ?
Difficile de s'y retrouver parmi les différents types de Pac car elles sont nombreuses et variées. Ces machines se distinguent en fonction du milieu dans lequel elles puisent la chaleur (air, eau, sol) et du vecteur qu'elles utilisent pour la restituer (air, eau ou fluide frigorigène). On parle d'aérothermie quand la Pac puise l'énergie dans l'air, et de géothermie quand elle la puise dans le sol par l'intermédiaire de capteurs enterrés, horizontaux ou verticaux. Nappe phréatique, étang, lac, rivière, l'eau est aussi une source de calories possible. Il existe donc des Pac air/air, air/eau, eau/air (assez rares), eau/eau, sol/eau, sol/sol… La puissance et le rendement des Pac dépendent des conditions de température des milieux dans lesquels elles puisent, contrairement à une chaudière dont la puissance est fixe. Ces conditions, relativement stables en géothermie, sont plus fluctuantes en aérothermie. Schématiquement, l'aérothermie sera adaptée à une région dans laquelle le froid n'est pas trop intense en hiver et ne dure pas trop longtemps. À l'inverse, la géothermie sera plutôt adaptée dans les zones où l'hiver est plus rigoureux.
Toutes les technologies donnent de bons résultats pour peu qu'elles soient adaptées au climat de la région, aux propriétés du bâtiment (un bilan thermique précis doit être établi), à la capacité d'investissement, etc. Pour réussir son installation, il faut d'abord s'assurer de la compétence de l'installateur. La progression exceptionnelle de ce marché attire de nouveaux acteurs dont la compétence et l'expérience ne sont pas toujours suffisantes, ou qui ne disposent pas de l'outillage adapté.

QualiPac et NF Pac
L'Association française pour les pompes à chaleur (Afpac), avec le soutien de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe), vient de lancer la charte QualiPac, qui permettra de s'assurer de la compétence et de l'engagement des installateurs. D'autres systèmes de qualification existent déjà dans les professions : Qualiclima (essentiellement des frigoristes), Qualibat (des chauffagistes et des climaticiens) et, dans une moindre mesure, Qualifelec TH (les électriciens). Il faut alors vérifier que les codes des qualifications correspondent à l'activité requise pour les Pac.
Même phénomène du côté des matériels. L'Afpac a également lancé la certification NF Pac, qui vise à garantir les performances des machines.
Pratiquement toutes les variétés de machines peuvent également fournir le confort d'été, à l'image des plus répandues d'entre les Pac : les multisplits et systèmes à débit réfrigérant variable (DRV). Cette technologie est donc parfaitement adaptée aux hôtels et restaurants où la clientèle réclame souvent, également, la climatisation en été.

Peu de contraintes même en rénovation
Si l'installation d'une Pac est plus simple dans le neuf, il existe toujours une solution pour le bâti existant. Les travaux engendrés ne sont pas plus contraignants qu'une autre installation de chauffage. La plupart du temps, il ne sera pas nécessaire de fermer l'établissement puisque l'installation peut se réaliser par tranches. Les systèmes air/air Inverter, les plus courants pour équiper les hôtels, permettent d'adapter la puissance consommée et fournie aux besoins. Quelques trous dans les murs pour passer la tuyauterie et le tour est joué. Les unités extérieures, de moins en moins bruyantes, se camouflent sur les terrasses, dans les cours ou dans un local technique. À l'intérieur, les émetteurs se présentent comme des radiateurs, des gainables qui se cachent dans les faux plafonds, ou sont intégrés au plancher. Même dans les lieux les plus protégés, dans les bâtiments classés, il est possible d'apporter le confort d'une Pac aux clients d'un hôtel ou d'un restaurant. n zzz42e

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Avec une consommation d’un kilowatt électrique, le cycle thermodynamique est capable de fournir 3, 4, voire 5 kW de chaleur, ce qui en fait le plus efficace des systèmes de chauffage.
Par Emmanuelle Jeanson-Haentjens

Pompes à chaleur : la magie de la thermodynamique

Le principe commun à toutes les pompes à chaleur est celui de la thermodynamique. Un gaz particulier, appelé fluide frigorigène, choisi pour ses capacités à capter l’énergie à une pression faible, permet de transférer la chaleur d’un milieu à un autre. C’est ce principe qui est utilisé dans tous les réfrigérateurs. La chaleur contenue à l’intérieur du réfrigérateur est transférée à l’extérieur par l’intermédiaire du fluide frigorigène qui circule dans un circuit fermé. Il y a un côté froid (l’intérieur) et un côté chaud (la grille à l’extérieur). Les capacités du fluide à capter l’énergie sont à chaque fois renouvelées par l’intermédiaire du compresseur qui est le seul organe à consommer un peu d’énergie électrique. Le circuit est fermé, étanche, et le cycle recommence indéfiniment.
Dans une pompe à chaleur, le principe est le même, mais le transfert de chaleur est inverse. Il s’agit de prendre la chaleur contenue dans un milieu extérieur (le plus souvent le sol, l’air ou l’eau) pour la transférer à l’intérieur d’un bâtiment via différents émetteurs (soit directement dans l’air, soit à travers de l’eau) : unités intérieures de climatisation réversibles, planchers chauffants-rafraîchissants, radiateurs classiques, ventiloconvecteurs… Beaucoup de systèmes sont réversibles, c’est-à-dire qu’ils peuvent transférer la chaleur de l’intérieur des locaux vers l’extérieur. Ils chauffent un bâtiment en hiver et le rafraîchissent en été. Une simple petite vanne 4 voies permet d’inverser le fonctionnement.
On distingue principalement 2 grandes familles de machines, en fonction de la source qu’elles utilisent : celles qui captent la chaleur contenue dans l’air (aérothermie) et celles qui captent la chaleur stockée dans le sol (géothermie). Celles-ci peuvent être en plusieurs parties, avec des unités intérieures reliées à des unités extérieures, ou en une seule, dite ‘monobloc’.

L’aérothermie puise la chaleur dans l’air
Les systèmes aérothermiques, généralement moins chers, se présentent sous la forme d’un unique appareil (monobloc) ou en plusieurs parties (les splits, avec une unité extérieure et au moins une unité intérieure). Leur performance varie en fonction de la température extérieure : plus celle-ci est faible, moins la puissance restituée est grande, et moins le rendement est performant. Il faut donc prévoir de surdimensionner la machine pour que, par les températures les plus basses, elle restitue suffisamment de puissance pour chauffer les locaux. Ces systèmes conviennent donc mal dans les régions où il fait très froid et sur de longues périodes, et il peut être nécessaire de prévoir un système d’appoint. Des progrès technologiques permettent d’améliorer régulièrement les performances des matériels. Les machines ‘Inverter’ fonctionnent aujourd’hui couramment jusqu’à des températures extérieures de - 15 °C, même si, à cette température, le rendement n’est pas aussi bon…

La géothermie puise la chaleur dans le sol
Les systèmes géothermiques utilisent la chaleur emmagasinée dans le sol par le rayonnement solaire, ou, pour les capteurs verticaux, l’activité du noyau terrestre. Les machines sont en général en une seule partie (monobloc). Ces systèmes, plus chers à l’investissement, nécessitent un captage enterré. Les capteurs sont soit horizontaux, soit verticaux. Les puissances restituées sont beaucoup plus stables car la température de la source (le sol) varie moins. Ils conviennent donc dans toutes les régions, mais restent plus pertinents dans celles où il fait plus froid, pendant longtemps.
La réalisation des capteurs enterrés nécessite des compétences spécifiques qu’il convient de vérifier au préalable. En ce qui concerne les forages, encore plus délicats, il existe une liste d’entreprises dont le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) a validé les compétences pour cette utilisation.

Différents émetteurs possibles
On distingue également les machines en fonction du milieu dans lequel elles restituent l’énergie : l’air, l’eau, le sol. En ce qui concerne l’air, ce sont généralement des systèmes de climatisation réversibles, en plusieurs parties (multisplits ou DRV), avec des unités extérieures et des unités intérieures (gainables, généralement cachées, muraux ou cassettes).
Les machines produisant de l’eau peuvent être en 2 parties ou en une seule (monobloc). Les monoblocs auront de plus en plus tendance à se substituer aux chaudières. Jusqu’à aujourd’hui, ils n’étaient pas capables de produire de l’eau suffisamment chaude et étaient donc souvent installés ‘en relève de chaudière’ : l’eau étant préchauffée par la pompe à chaleur et la chaudière assurant le complément. Ce qui permettait déjà des économies d’énergie très intéressantes. Une nouvelle génération de pompes à chaleur dites ‘à haute température’ apparaît depuis quelques mois sur le marché, capables de produire de l’eau à 60 ou 65 °C, et de se substituer à une chaudière traditionnelle, produisant parfois même l’eau chaude sanitaire. Ces machines restituent la chaleur à travers des radiateurs traditionnels ou des planchers chauffants, qui peuvent aussi être rafraîchissants, ou encore des ventiloconvecteurs qui peuvent être aussi bien alimentés en eau chaude qu’en eau froide.
Dans les capteurs géothermiques enterrés et les planchers chauffants-rafraîchissants circule généralement de l’eau additionnée d’alcool pour éviter le risque de gel (eau glycolée). Dans le cas particulier des machines sol/sol, le fluide frigorigène circule directement dans les canalisations du capteur enterré et dans les tubes du plancher.

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L'Hôtellerie Restauration n° 3032 Magazine 7 juin 2007 Copyright © - REPRODUCTION INTERDITE