Actualité: pompes à chaleurs Viessmann

Nouvelles constructions et pompes à chaleur

Aujourd’hui, les pompes à chaleur ne savent plus être ignorées dans le secteur de chauffage. Une plus grande conscience écologique des maîtres d’ouvrage, des coûts énergétiques croissants, des réserves limitées des combustibles fossiles et une réglementation plus sévère à la construction (prestation énergétique des bâtiments - PEB) engendrent une demande croissante de techniques de chauffage non polluantes. La pompe à chaleur est une réponse parfaite à toutes ces exigences.

De toutes les pompes à chaleur, les pompes à chaleur sol disposent des meilleurs atouts grâce à leurs rendements annuel et saisonnier. Ainsi, la température de sol est beaucoup plus stable que la température de l’air. Les mois de décembre, janvier et février sont les mois où nous utilisons la pompe à chaleur le plus pour le chauffage. Durant ces trois mois, qui représentent 50% de notre consommation annuelle, la température moyenne du sol est +/- de 3°C supérieure dans le cas d'un collecteur horizontal et de +/- 8°C dans le cas d’une sonde géothermique (forage) à celle de la température moyenne de l’air extérieur durant cette même période. Chaque augmentation de 1°C de la température de source primaire augmente le rendement de la pompe à chaleur de 2,5%. Autrement dit, une pompe à chaleur sol consomme 7,5% de moins avec un collecteur horizontal et 20% de moins avec une sonde géothermique qu’une pompe à chaleur air en hiver.

Dans l'hémisphère septentrional européen, dont la Belgique fait partie,  les pompes à chaleur sol sont de loin le type de pompe à chaleur le plus vendu. Là où le succès des pompes à chaleur air provient de leur plus faible coût d’investissement, celui des pompes à chaleur sol provient de leurs moindres frais de consommation.

Le sol comme source primaire

Avec les pompes à chaleur sol, il y a deux systèmes différents pour extraire l’énergie gratuite de la terre: le collecteur horizontal (dit capteur à faible profondeur ) ou la sonde géothermique (dit capteur à grande profondeur).

Les capteurs horizontaux offrent l'avantage que le maître d’ouvrage peut effectuer la pose lui-même. Il faut notamment dérouler des tuyaux en polyethylène à une profondeur de 1 à 1,5 m, tout comme un chauffage par le sol. Le pas entre deux tuyaux est fonction du diamètre de celui-ci.  Un plus grand diamètre est synonyme d’une plus grande zone d’influence où les tuaux captent la chaleur de la terre. Ils doivent de ce fait être posés avec un plus grand écart entre eux pour qu’ils n’influencent pas mutuellement au risque de geler le sous-sol. Généralement, on peut affirmer que des tuyaux d’un diamètre de DN 20, 25 et 32 doivent respectivement être espacés de 33, 50 et 70 cm. La quantité d'énergie qui peut être extraite avec des collecteurs semblables est dépendante du type de sous-sol. On peut affirmer qu’une quantité d’énergie moyenne de 25 W/m ² peut être extraite gratuitement de la terre. Ainsi, une pompe à chaleur 10 de kW disposera environ d'un collecteur horizontal de +/- 320 m².

Les sondes géothermiques ou forages vont chercher leur chaleur à une grande profondeur: en moyenne aux environs de 100 mètres. L'avantage est qu'à partir de 15 mètres de profondeur, le sous-sol a température constante de 10°C et cette température augmente encore de 1°C tous les 50 mètres de profondeur environ, en fonction des caractéristiques du sous-sol. Cette température constante assure d'une part de meilleures prestations de la pompe à chaleur, et d’autre part une consommation plus basse. De telles profondeurs de forage ne savent plus être effectuées par le maître d’ouvrage lui-même. Ici, un équipement spécialisé (plates-formes de forage) et l’expertise sont indispensables pour optimiser la rentabilité de cet investissement. Les pompes à chaleur avec sondes géothermiques nécessitent un investissement plus élevé mais compensent celui-ci largement grâce aux COP (coefficient of performance = rendement) moyens annuels les plus élevés. Une sonde géothermique ou forage est à comparer avec les fondations de l'habitation : ces frais ne doivent être assumés qu’une seule fois dans la vie d'une habitation ou d’un bâtiment, pour en jouir durant de longues années par la suite.

Natural cooling avec le Natural Cooling box de Viessmann

Celui qui envisage une pompe à chaleur, pense presque immédiatement à la réfrigération. Il est possible de rafraîchir de manière active en utilisant le compresseur de la pompe à chaleur. Ceci engendre une surconsommation en période estivale. Il est plus avantageux de construire l'habitation de manière à ne pas créer de risque de surchauffe, conformément à la réglementation PEB. Garantir les conditions de confort interne lors de conditions estivales extrêmes, peut d’ailleurs se faire de manière plus écologique. C'est parfaitement réalisable avec un capteur de sol à grande profondeur.

La température constante du sous-sol à une profondeur de +/- 100 mètres, qui assure le chauffage en hiver, sera employée comme tampon de froid en été pour rafraîchir l'habitation. Avec cette faible température de sol, on refroidit via un échangeur à plaques l'eau de l'installation de chauffage jusqu’à une température d’environ 14°C. L'eau de chauffage froide est renvoyée vers les tuyaux du chauffage sol où elle soustrait la chaleur accumulée par la dalle de sol de l'habitation. L'eau de chauffage se « réchauffe » jusqu'à une température aux alentours de 18°C, pour retourner ensuite vers l'échangeur à plaques pour être refroidie par les sondes géothermiques. À côté du chauffage sol, la réfrigération peut se faire avec un rayonnement plafonnier ou un circuit de ventilo-convecteurs.

L'utilisation d’un seul et unique réseau de tuyauteries pour aussi bien le chauffage que la réfrigération est de plus en plus appliquée dans les immeubles de bureaux. Cette technique est mieux connue sous la dénomination « activation de la dalle de béton». La masse du bâtiment est utilisée pour stocker la chaleur en mode chauffage et la fraîcheur en période d'été. En utilisant uniquement deux circulateurs  et un échangeur à plaques, on peut rafraîchir une habitation ou un bâtiment à faible coût. La consommation élevée due à la climatisation active du compresseur disparaît. Les deux bureaux les plus les plus récents de Viessmann, respectivement à Roeselare et Welkenraedt, sont équipés de cette technique.

Sondes géothermiques comme tampon

En utilisant les sondes géothermiques aussi bien pour le chauffage que la réfrigération, ceci engendre un rendement supplémentaire de l'investissement fait pour les sondes géothermiques (forages). L’investissement est non seulement rentabilisé en hiver mais également en été. Une partie de la chaleur qui a été injectée dans le sol en été lors du rafraîchissement, peut être récupéré en hiver pour chauffer l'habitation. Et une partie du froid injectée dans le sol durant les mois d’hiver, peut être réutilisée en été pour rafraîchir l'habitation. Une plus grande récupération d’énergie est de nos jours inimaginable avec les techniques actuelles.

Les pompes à chaleur sol avec des capteurs à grande profondeur sont donc le garant d’un confort maximal avec un COP élevé et une consommation minimale.

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