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Newsletter n° 24 – 20 octobre 2023
Les pompes à chaleur sont–elles une réponse adaptée aux besoins énergétiques des bâtiments face à l’urgence climatique ?
Tour d’horizon des procédés existants et l’impérative nécessité de la montée en compétence des professionnels du secteur de l’Energie d’aujourd’hui et de demain.
Pour répondre aux enjeux imposés par l’urgence climatique et aux exigences de l’Accord de Paris visant la neutralité carbone pour 2050, a été votée le 8 novembre 2019 la loi énergie climat fixant les objectifs de la politique climatique et énergétique française. Dans ce contexte, la Règlementation Environnementale 2020 (RE2020) a intensifié la massification de la rénovation énergétique des bâtiments existants pour lutter contre les passoires thermiques et intensifier leur décarbonation. Parmi les systèmes répondant à ces exigences, la pompe à chaleur est l’une des candidates les plus plébiscitées aujourd’hui. Entre coût d’installation, impact environnemental et besoin d’une main–d’œuvre toujours plus qualifiée pour la pose, la maintenance, un tour d’horizon pour se forger une opinion et considérer les pompes à chaleur comme une réponse légitime aux besoins en chauffage des bâtiments s’impose.
Une technologie simple et performante
Quelle provienne du sol, de l’air ou de l’eau, une énergie inépuisable nous entoure. Afin de la capter, les pompes à chaleur utilisent une technologie simple et peu consommatrice d’énergie. En effet, l’opération requiert :
• Une quantité d’énergie électrique faible, pouvant être produite par des panneaux solaires.
• Un fluide caloporteur dont les changements d’état (vapeur ou liquide) permettent de transporter et de transférer les calories (la chaleur) soit au réseau de chauffage ou de production d’eau sanitaire ou les deux quand ce système s’hybride.
Lorsque cette solution est utilisée pour assurer 100% des besoins de chauffage, seulement 30% d’énergie électrique est utilisée, les 70% restants étant puisés dans le milieu naturel (source : CSTB, Intégrer les énergies renouvelables, p81.)
Une multitude de procédés pour capter l’énergie
De nombreux procédés existent pour capter l’énergie du sol, de l’eau ou de l’air. La PAC géothermique est un premier système qui utilise la chaleur produite dans le sol ou dans la nappe aquifère. Elle fait alors appel à trois types de technologie : sol/sol – sol/eau et eau/eau.
• Technologie Sol/Sol
Cette PAC fonctionne en « détente directe » c’est-à-dire que le fluide caloporteur circule directement à travers un plancher chauffant (ou rafraichissant). L’énergie est captée soit de manière verticale entre 50 et 100 mètres de profondeur ou de manière horizontale via un circuit de capteurs enterrés entre 0.6 et 1.2 mètre de profondeur.
• Technologie Sol/Eau
La PAC transmet l’énergie à un réseau d’eau afin d’alimenter un réseau de chauffage ou produire de l’eau chaude sanitaire. L’avantage est qu’elle permet d’exploiter la chaleur à faible profondeur. Pour ce faire, les capteurs sont enfouis sous une large parcelle de terrain. En effet, afin d’assurer une bonne capacité de chauffage, la superficie de la zone d’installation doit être suffisamment grande.
• Technologie Eau/Eau
Ce procédé, dit « sur nappe d’eau » consiste à prélever les calories de l’eau de la nappe aquifère. L’eau prélevée est rejetée en rivière, en plan d’eau ou dans le réseau d’eaux pluviales, lorsque le système a récupéré les calories nécessaires.
Le second système est le plus couramment utilisé aujourd’hui. Il s’agit des systèmes PAC Air/Air et Air/Eau. Simples et efficaces, ils allient performance économique et écologique en récupérant les calories de l’air ambiant (extérieur ou intérieur) pour les transférer au bon niveau de chaleur, via le fluide caloporteur, soit à l’air qui passe au niveau de l’air chauffé, soit au niveau du circuit de chauffage ou de production d’eau chaude sanitaire. Les PAC Air/Air ou Air/Eau peuvent être réversibles et climatiser l’habitat en été. Cependant, cela suppose une consommation d’énergie électrique plus élevée tout au long de l’année.
Pour quelles applications ?
Concernant la géothermie, que l’on prélève l’énergie dans le sol ou dans l’eau, ses principales applications sont la production de chauffage, d’eau chaude sanitaire et le rafraichissement des bâtiments.
Pour les pompes à chaleur type air/air ou air/eau, ces systèmes interviennent en relevage d’une installation de chauffage central (type chaudière). Cela signifie que lorsque la température extérieure devient trop basse, la chaudière prendra le relais pour couvrir tout ou partie du besoin de chauffage. Dans le cas de système air/air, un chauffage sera nécessairement complémentaire.
Alors, la PAC est-elle une réponse à la fois économique et environnementale à la climatisation des bâtiments ?
L’installation d’une PAC demande souvent un investissement de départ qui peut être plus ou moins important en fonction de la technologie souhaitée (voir tableau). C’est pourquoi la fourchette de prix s’étend entre 3000 € et plus de 16000 € (hors pose). Généralement les PAC utilisant des technologies aérothermes sont bien moins onéreuses que celle utilisant la géothermie qui demande des moyens importants d’installation et de mise en œuvre. En effet, la nécessité de réaliser plusieurs forages (jusqu’à 200m de profondeur et dont les résultats sont aléatoires) pour obtenir des résultats satisfaisants peut vite faire monter les factures. Si ces coûts peuvent parfois être importants, le retour sur investissement est en moyenne de 5 à 10 ans pour des PAC géothermiques. Quant aux PAC aérothermiques, le retour sur investissement est souvent inférieur à 5 ans.
Une technologie qui offre de nombreux avantages, mais également des inconvénients
Par conséquent, quelle que soit la technologie de la PAC, celle-ci est une solution qui répond aux labels haute performance énergétique et environnementale des bâtiments qu’ils soient neufs ou en rénovation. De plus, il est à noter que, grâce à leur connectivité distante, les pompes à chaleur sont compatibles avec les smart grid (réseaux de distribution d’électricité intelligents).
Une solution pour un plus bel avenir
Selon l’Agence Internationale de l’Energie (AIE), la technologie des pompes à chaleur constitue la principale solution afin de faire baisser la consommation énergétique liée au chauffage des bâtiments. De plus, les bénéfices environnementaux engendrés par l’installation de pompes à chaleur sont bien supérieurs aux inconvénients engendrés par ces nouvelles technologies. La recherche technologique se poursuit et de beaux défis se profilent dans le secteur du Bâtiment et sa filière Energie, promettant de belles perspectives professionnelles pour nos jeunes ainsi que pour l’ensemble des professionnels de ce secteur.
Vous êtes intéressé ? Besoin de plus d’information ? Contactez-nous :
Thierry BERNARDIE, Ingénieur formation filière fluide énergie : thierry.bernardie@ccca-btp.fr
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