Avec les pompes à chaleur, l avenir est thermodynamique Un avenir plutôt écolo et sans danger! Personne n ignore plus les objectifs de l Europe en matière de fourniture d énergie. L impératif est la diminution des gaz à effet de serre. Pour le secteur du bâtiment, l objectif est de diviser les émissions par quatre d ici à 2050. Pour les fabricants et installateurs de systèmes thermodynamiques, c est donc l aubaine, tout particulièrement avec les pompes à chaleur. Décidément, la récupération systématique des ressources naturelles n est plus une simple mode, elle est désormais passée dans les mœurs.
L E S P O M P E S À C H A L E U R un marché multiplié par 10 en 5 ans! Depuis le début des années 90, le développement des pompes à chaleur (PAC) est spectaculaire. Il est lié à la pression des exigences en matière d e nv i r o n n e m e n t, plus particulièrement concernant les rejets de C O 2 dans l atmosphère. L offre Vivrélec d EDF a par ailleurs dynamisé ce marché. En cinq ans, il a été multiplié par 10 (de 1997 à 2001) et a placé la France en 2 è m e position européenne derrière la Suède en ventes annuelles. Parallèlement à ce dynamisme, la démarche qualité a été renforcée. Tous les acteurs de la filière ont mis la main à la pâte sous l égide de l AFPAC (Association française pour les pompes à chaleur). Si en l an 2000 la part de marché de la PAC dans l habitat neuf n atteignait que 5 %, elle gagne désormais du terrain et chacun lui accorde un avenir extrêmement prometteur. LA PA C, C O M M E N T ÇA MARCHE? Une pompe à chaleur est une machine t h e rmodynamique qui puise la chaleur dans le milieu naturel environnant. Cette source d énergie, g r a t u i t e, propre et abond a n t e, peut ainsi être l air, l eau ou le sol. La PAC transfère ensuite l énergie, q u e l l e aura fabriquée à partir de ces sources n a t u r e l l e s, au fluide de chauffage (eau, fluide caloporteur, air). Une PAC fonctionne selon le même principe qu un réfrig é r a t e u r, mais produit du chaud à la place du froid. Depuis quelques années, il existe des pompes à chaleur révers i b l e s, qui perm e t t e n t, outre le chauffage en h i v e r, de rafraîchir le logement en été. Le principe de la PAC est basé sur les propriétés de changement de pression d un liquide. Elle est constituée d un compress e u r, d un détendeur et de deux échang e u rs de chaleur : l évaporateur et le c o n d e n s e u r, qui constituent un circuit f e rmé contenant un fluide actif. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
LA PAC CUMULE TOUS LES ATOUT! ATOUT PIQUE : Elle couvre tous nos besoins La PAC permet de couvrir 100 % des besoins en chauffage d un logement, en consommant seulement 30 % d énergie électrique. Les 70 % restants sont en effet puisés dans l environnement, tout en le respectant parfaitement. La PAC est donc autonome. ATOUT CŒUR : Elle consomme très peu La PAC consomme en moyenne 3 fois moins d énergie qu un système traditionnel de chauffage. Elle peut alimenter différents émetteurs de chauffage et apporte un confort optimal en toutes s a i s o n s, notamment lorsqu elle est réversible. ATOUT TRÈFLE : Elle respecte l environnement La PAC, en utilisant l énergie naturelle, permet de lutter efficacement contre l effet de serre en limitant les émissions de polluants, dont le CO 2. ATOUT CARREAU : Elle utilise une énergie renouvelable La PAC est un parfait exemple de solution énergie renouvelable. À ce titre, elle permet à vos clients de bénéficier de mesures fiscales d encouragement, du fait qu un kwh de chaleur produit par une PAC génère 6 fois moins de CO 2 qu un kwh produit par une chaudière classique! UNE PAC POUR CHAQUE ÉNERGIE D I S P O N I B L E Avec la pompe à chaleur, il y a une solution pour chaque besoin. On peut récupérer l énergie naturelle selon le milieu environnant. Il s agit d abord de l air extérieur, avec la possibilité de transférer l énergie à l air ambiant (air/air) ou au circuit d eau chaude de l installation de chauffage (air/eau). La PAC est dans ce cas installée à l intérieur ou à l extérieur du logement, suivant les modèles. Il s agit ensuite de l eau : on prélève la chaleur dans une nappe phréatique ou un cours d eau. Elle est ensuite transférée par la PAC au circuit hydraulique du Les solutions air extérieur Nous l avons vu, l air extérieur constitue la première source exploitable. La première solution est le plancher chauffant rafraîchissant, qui nous donne donc une configuration air/eau. Il offre une chaleur agréable et convient aux maisons individuelles neuves. La révers i b i l i t é chauffage. Pe r f o rm a n t, le système eau/eau peut chauffer l ensemble du logement. Il s agit enfin du sol : on l appelle alors pompe à chaleur géotherm a l e. La chaleur est récupérée par un capteur horizontal ou par une sonde verticale. Elle est transférée soit au circuit de chauffage (sol/eau) soit à un plancher chauffant (sol/sol). Les PAC utilisant l énergie eau ou l énergie sol sont la plupart du temps situées à l intérieur du logement (en garage, buanderie ou cave). p e rmet de s en servir comme d une climatisation douce pendant les mois chauds. La deuxième solution est celle des ventiloconvecteurs. Il s agit toujours ici d une formule air/eau. En effet, c est l eau, produite par la pompe à chaleur, qui circule dans un réseau de canalisations isolées pour aboutir aux ventiloconvecteurs. Ceux-ci diffusent de la chaleur ou de la fraîcheur, selon la saison. Ce système permet de contrôler le c o n f o rt pièce par pièce et offre l av a n t a g e de filtrer l air intérieur du logement tout en permettant la déshumidification en été. La troisième solution est celle des radiateurs basse température. Ils proposent le même principe, mais uniquement pour les besoins en chauffage. L eau de la pompe à chaleur est dirigée vers les radiateurs. Enfin, avec une pompe à chaleur air/air, la solution n 4 est constituée par la
L E S P O M P E S À C H A L E U R diffusion d air qui offre la discrétion et un confort optimal. Il s agit d un système centralisé qui assure à la fois le chauffage et le rafraîchissement. L unité est située dans les combles, dans un faux plafond ou dans une pièce annexe (buanderie, garage). L air est diffusé soit par un réseau de conduits, soit à travers un plénum. Il est réparti par des bouches de diffusion judicieusement placées dans chaque pièce. Des thermostats permettent de régler la température pièce par pièce. Cette solution permet également la filtration d air et la déshumidification. La pompe à chaleur air est idéale pour les climats tempéré. PRINCIPE DE RACCORDEMENT D UNE INSTALLATION THERMODYNAMIQUE 2 ZONES : 2 zones plancher chauffant rafraîchissant, 1 régulation PLANCHER CHAUFFA N T- R A F R A Î- CHISSANT AVEC PAC AIR/EAU Pour valoriser l agrandissement d un pav i l l o n, le propriétaire décide d équiper l extension de son propre système de chauffage. Il s agit d un système de plancher réversible sur les deux niveaux, de 80 m 2 c h a c u n, alimentés par une PAC air/eau. Trois sondes gèrent l installation : une extérieure, une d ambiance et un hygrostat qui prévient la condensation en été. 1300 m de PER ont été utilisés, représentant plus de 8 mètres de tubes au m 2. Un investissement rapidement rentabilisé! 2 ZONES : 2 zones plancher chauffant rafraîchissant avec 2 zones de régulateurs Les solutions eau La récupération de la chaleur dans l eau nécessite bien évidemment une source d a p p r ovis ionnement suffisante, q u i l s agisse d une nappe phréatique, d un lac ou d un cours d eau. Il faut également que le débit de cette source soit suffisant tout au long de l année. La faible variation de température de notre source d eau va permettre à la pompe à chaleur d offrir des performances élevées. Comme pour les solutions air, nous avons ici les quatre possibilités : plancher chauffant-rafraîchissant, ventiloconvecteurs, radiateurs basse température ou diffusion d air. Avec l eau, la pompe à chaleur est dite à fluide intermédiaire. Le capteur fonctionne avec de l eau glycolée (ajout d antigel) alors que les émetteurs de chaleur sont à circulation de fluide frigorigène. Dans le cas du plancher chauffant-rafraîchissant, la configuration eau/eau valorise le confort avec une chaleur optimisée en pavillon neuf. La réversibilité est ici également possible. La solution des ventiloconvecteurs offre avec une pompe à chaleur eau/eau les mêmes atouts qu avec l air, la différence étant sensible en performances. Les r a d i a t e u rs basse température, e u x, n e c o n c e rnent que les besoins en chauffage. Là aussi, l énergie eau offrira un petit plus en rendement par rapport à l air. Enfin, la diffusion d air, toujours sous la forme d un système centralisé assurant à la fois chauffage et rafraîchissement, permet la diffusion (dans un réseau de conduits ou par plénum) de l air à la température voulue, pièce par pièce, avec en prime la filtration d air et la déshumidification.
DÈS MAINTENANT : OPTIMISER LES INSTA L L ATIONS! Des solutions PAC + capteur solaire sont déjà au point, avec l intégration de nodules (renflements dans la canalisation) contenant un mélange d eau et d additif à changement de phase (de - 33 à + 27 C) à l intérieur d une citerne de stockage ellemême remplie d un fluide caloporteur. Ces solutions permettent de limiter la puissance à prévoir dans le neuf ou bien de l augmenter sur un site existant. Les solutions sol ou la PAC g é o t h e rm a l e Troisième source, le sol représente une source idéale dans le cadre des énergies renouvelables. La pompe à chaleur est ici aussi à détente directe lorsqu elle est de type sol/sol, ou à fluide intermédiaire pour une configuration eau/eau. Avec la pompe à chaleur géothermale, vous vous libérez des conditions climatiques. Elle présente en effet l avantage d utiliser une source de chaleur dont la température reste stable. De plus, celle-ci est plus élevée que l air ambiant en hiver et plus faible en été, offrant ainsi un coefficient de performances plus favorable toute l année. La PAC géothermale est donc à privilégier dans les régions à plus forte amplitude thermique, notamment dans le Nord et le Nord-Est. Le capteur et l émetteur de chaleur sont ici tous deux à circulation de fluide frigorigène avec la solution plancher. Dans la configuration sol/eau à radiateurs basse température, si le capteur reste à circulation de fluide, le circuit de chauffage est classiquement à eau. Les différentes solutions rencontrées avec l air et l eau sont, ici aussi, au rendez-vous : plancher réversible, ventiloconvecteurs, radiateurs basse température et diffusion d air (réversible également) par réseau de conduits ou plénum. La pompe à chaleur sol représente une solution très satisfaisante en termes de rapport coût-efficacité. C est sans doute pourquoi la profession la plébiscite. La PAC géothermale semble promise à un très bel avenir.
L E S P O M P E S À C H A L E U R PAC GÉOTHERMALE : Le choix du capteur Une pompe à chaleur géothermale peut être couplée à des capteurs enterrés horizontalement. Ceux-ci sont constitués de boucles, placées à environ 60 cm sous terre (et jusqu à plus d 1 m si n é c e s s a i r e ), dans lesquelles circule l eau additionnée de glycol ou le fluide caloporteur. Cette solution est intéressante car raisonnable en inv e s t i s s e- ment, mais elle requiert une surface de terrain suffisante. La surface de captage doit en effet représenter 1,5 à 2 fois la surface à chauffer. Il faut également respecter la distance aux racines des arbres et éviter de recouvrir la zone concernée d une terrasse ou d une allée destinée aux véhicules. Elle restera de préférence une aire engazonnée. La seconde technique est celle des capteurs enterrés verticalement ou sondes géothermiques. Deux tubes (configuration en U) ou quatre (double U) sont introduits dans un forage dont la profondeur peut varier de 50 à 120 m. Plus onéreuse, cette solution convient dans le cas de logements collectifs où la rentabilisation est répartie. PAC GÉOTHERMALE : Pa rlons perform a n c e s Outre un impact nettement diminué sur notre environnement, les pompes à chaleur thermodynamiques offrent des p e r f o rmances qui dépendent de la technologie employée. Leur coefficient de performances (COP, de l anglais Coefficient Of Performance), également appelé facteur de puissance, est généralement compris entre 4 et 4,5 grâce à l effet isolant du sol. Le COP traduit le rapport entre la quantité d énergie utilisée pour faire fonctionner la pompe à chaleur (électricité) et la quantité d énergie qu elle va fournir. Autrement dit, pour 1 kwh d électricité consommé, la PAC nous offrira 4 à 4,5 kwh de c h a l e u r. On cherche à améliorer ce coefficient, sachant que plus le COP est élevé, moins on consomme d énergie à puissance égale pour une même configuration de bâtiment. Bien sûr, le COP n est pas le seul critère, il faut également tenir compte de la consommation de la pompe elle-même, notamment en cas de puisage en nappe phréatique. Nos partenaires fabricants disposent d une vaste source d informations collect é e s sur le terrain, et vous proposent une approche fine des configurations à choisir, ainsi que des réglages à prévoir. Une installation de PAC géothermale reste relativement chère, mais très performante. Naturellement, la valeur du COP détermine la durée de rentabilisation de l investissement. La PAC g é o t h e rmale offre l impact env i r o n n e- mental le plus favorable.
LE FINANCEMENT DE LA PAC : Atout cœur! CE QUE COÛTE LA POMPE À CHALEUR Pour évoquer le montant de l investissement pompe à chaleur, il serait long et fastidieux d établir un tarif moyen sur l ensemble des configurations et cas de figure rencontrés. Cependant, on peut sans risque donner des fourchettes. Par exemple, une solution sol/sol à capteur vertical revient à environ 180 Ä du m 2 chauffé. La solution eau/eau fait descendre ce coût entre 100 et 150 Ä. Enfin, un équipement air/air revient de 80 à 110 Ä du m 2. À titre de comparaison, une installation fioul ou gaz sur plancher chauffant ne dépasse que rarement les 80 Ä du m 2. Mais le kwh de chaleur produit par une PAC génère 6 fois moins de CO 2 qu 1 kwh produit par une chaudière classique. LE CRÉDIT D IMPÔT Avant le projet de loi de finance 2005, la loi 2003 (JO du 31.12.2002) prolonge le crédit d impôts en faveur des équipements utilisant une énergie renouvelable, dont les pompes à chaleur, jusqu au 31 décembre 2005. Ces mesures concernent autant les logements neufs que les travaux dits d amélioration dans l ancien. La condition est qu il s agisse de l habitation principale du contribuable. L ensemble des PAC (air, eau et sol) entre dans le champ d application, y compris les capteurs, systèmes de stockage, unités extérieures. Est exclue la partie de l installation destinée à la distribution de la chaleur à l intérieur du logement. Ce crédit d impôts est bien sûr cumulable avec la TVA réduite. Il s élève à 15 % du montant de l équipe- ment hors main-d œuvre, dans la limite de 3050 Ä pour une personne célibataire et 6100 Ä pour un couple marié (majoré de 305 Ä par personne à charge, 380 Ä pour le deuxième enfant et 460 Ä par enfant à compter du troisième). LE PROJET DE LOI DE FINANCE 2005 La législation va à nouveau évoluer, visant toujours à favoriser les technologies reconnues au rang d énergies renouvelables et orientées vers le développement durable. Ce projet renforce le caractère incitatif en augmentant l avantage fiscal jusqu à 40 % pour les équipements de production d énergie renouvelable. La PAC est donc concernée par cette excellente nouvelle. Pour un même contribuable et une même habitation, le montant des dépenses ouvrant droit au crédit ne pourra cependant excéder 8000 Ä pour une personne seule et 16 000 Ä pour un couple (période du 1.1.2005 au 31.12.2009). LES AIDES DE L ANAH L Agence nationale pour l amélioration de l habitat (ANAH) contribue également à la lutte contre l effet de serre en accordant une aide à toute personne optant pour l installation d une pompe à chaleur. Les conditions? Avoir un logement de plus de 15 ans, en résidence principale. Une prime est alors versée à votre client (sous conditions de ressources). Elle s élève à 900 Ä pour l installation d une PAC type air/eau (main-d œuvre incluse) et à 1800 Ä concernant la PAC sur capteurs enterrés. Pour en savoir plus sur les aides de l ANAH, suggérez à vos clients de se connecter sur le site : www.anah.fr/regl-frameset.htm
L E S P O M P E S À C H A L E U R Quelques chiffres Le marché de la PAC représente 1 à 2 % de l équipement des maisons individuelles en France. Il atteignait 50 000 installations fin 2003, avec 13 700 installations effectuées au cours de cette seule année (hors air/air), r é p a r t i s comme suit : 5400 systèmes sol/sol : 90 % sur capteur horizontal 10 % avec sonde géothermique. Seulement 5 % de ces équipements sont réversibles. Les solutions air/air représentent à elles seules 8300 équipements (contre 1700 en 1997). Pour l année 2003, la croissance du marché des PAC a été d environ 30 %. Elle se poursuivrait au rythme de 10 à 20 % pour les années à venir. À l horizon 2010, on vise 500 000 PAC installées. 3600 systèmes eau/eau : 85 % sont réversibles. 4700 systèmes air/eau : 98 % sont réversibles. Une solution très rentable en plancher chauffant Notre partenaire Technibel a établi une comparaison intéressante entre la pompe à chaleur et des chaudières class i q u e s, toutes avec plancher chauffant. Ce test a été mené avec la nouvelle gamme de pompes à chaleur Te c h n i b e l air/eau type PRH (de 8 à 17 kw). L exemple choisi est celui d un pav i l l o n de 130 m 2. Nous avons d abord le coût d installation du plancher chauffant basse température et ensuite, n o u s avons la PAC et son boîtier de commande qui reviennent entre 4800 et 5000 Ä, a l o rs que le coût est de 2800 à 3000 Ä pour une chaudière à gaz naturel en ventouse. Quant au fioul, il faut compter de 5400 à 5800 Ä pour l ensemble chaudière + cuve + conduits + boîtier de pilotage. Si la solution gaz naturel paraît plus intéressante, il faut savoir que son coût d exploitation est de l ordre de 475 Ä alors qu il est de 330 Ä pour la f o rmule plancher + PAC. Le fioul, l u i, e s t moins compétitif avec 630 Ä. Mais la solution de notre partenaire est d autant plus convaincante que la PAC bénéficie des 40 % de crédit d impôt. De ce fait, l i nvestissement sera rentabilisé entre 2 et 5 ans après son installation! Pour vos clients, la PAC ajoute à cet atout financier un plus faible encombrement et le respect de l env i r o n n e m e n t. Exemple : un pavillon de 130 m 2. Installation d un plancher chauffant et de sa dalle Matériels POMPE À CHALEUR FIOUL GAZ NATUREL Pompe à chaleur Coût identique quelle que soit l énergie retenue Chaudière + cuve + conduits + boîtier de pilotage Chaudière gaz naturel en ventouse 4800 à 5000 e 5400 à 5800 e 2800 à 3000 e Coût d exploitation 330 e 630 e 475 e Remerciements : La rédaction de votre CEDEOmag tient à remercier nos p a rtenaires Technibel et Nexa, sans les conseils et informations de qui nous n aurions pu réaliser cet art i c l e.