Rendement de la pompe à chaleur : ce qu'il dit
Lorsqu'il s'agit d'évaluer l'efficacité d'un système de chauffage, le rendement joue un rôle important. Il indique en effet la part de l'énergie fournie qui est réellement utilisable. Alors que les chauffages au fioul ou au gaz atteignent des résultats inférieurs à 100 pour cent, le rendement d'une pompe à chaleur est souvent bien supérieur. Nous vous expliquons dans les paragraphes suivants comment cela est possible et comment améliorer l'efficacité de votre pompe à chaleur.
Valeur caractéristique uniforme pour l'efficacité des systèmes de chauffage
Le rendement (η) est une valeur caractéristique qui permet de décrire l'efficacité des processus et des machines. Il est exprimé en pourcentage et dépend de l'énergie fournie et de l'énergie utilisable. Plus le montant est élevé, plus le système est efficace. La valeur optimale est de 100 %, car toute l'énergie fournie est alors effectivement utilisable.
Prenons l'exemple du chauffage au gaz: si du gaz avec un contenu énergétique de 100 kilowattheures circule vers le brûleur et que 95 kilowattheures peuvent être utilisés dans le système de chauffage, le rendement est de 95 pour cent (η = 95/100 * 100 = 95 %). Les cinq pour cent restants sont des pertes qui se produisent dans le générateur de chaleur.
Un rendement supérieur à 100 pour cent
Contrairement aux chauffages au gaz, le rendement des pompes à chaleur est largement supérieur à 100 pour cent. Selon le système, il est possible d'atteindre environ 300 à 500 pour cent. Cela ne signifie pas pour autant que l'énergie fournie est multipliée comme par magie. Cette valeur élevée s'explique par le mode de fonctionnement et les valeurs de référence choisies.
Le mode de fonctionnement du chauffage permet d'obtenir des valeurs caractéristiques d'efficacité élevées
Lorsqu'une pompe à chaleur est mise en service, elle transmet la chaleur ambiante de l'air, de la terre ou de l'eau à un fluide spécial. Le fluide frigorigène s'évapore avant qu'un compresseur à entraînement électrique n'augmente sa pression. Ce dernier provoque une augmentation de la température et la chaleur produite est transmise à l'eau de chauffage. La formule est la suivante :
- Énergie de chauffage = énergie environnementale + énergie électrique.
Lorsqu'il s'agit de déterminer le rendement d'une pompe à chaleur, on ne prend généralement en compte que l'énergie électrique fournie par le compresseur et l'énergie de chauffage évacuée. L'énergie environnementale, qui est également apportée au processus à un autre endroit, mais qui n'est pas décomptée, n'est pas prise en compte. On obtient donc la formule suivante pour le rendement de la pompe à chaleur :
- Rendement de la pompe à chaleur = énergie électrique fournie / énergie de chauffage fournie.
Le choix des grandeurs de référence fournit en général des valeurs supérieures à 100 pour cent.
Théorie : le rendement Carnot des pompes à chaleur
Les experts parlent également du rendement de Carnot ou du facteur de Carnot lorsqu'il est question de pompe à chaleur. Il s'agit d'une valeur théorique qui marque l'efficacité maximale d'un processus circulaire idéal. Le processus circulaire est le processus récurrent par lequel la pompe à chaleur utilise l'énergie de l'environnement pour le chauffage (évaporation, compression, liquéfaction, détente, nouvelle évaporation, etc.) Pour calculer cette valeur, les experts considèrent les températures de la source de chaleur et du système de chauffage en kelvins. Le facteur Carnot peut être calculé à l'aide de la formule suivante :
- Facteur d'efficacité de Carnot = température dans le circuit d'alimentation / (température dans le circuit d'alimentation - température de la source de chaleur environnementale).
Il est important d'indiquer les valeurs en kelvins. Pour cela, ajoutez 273 à la température en degrés Celsius (température en degrés Celsius + 273 = température en Kelvin).
En règle générale, les consommateurs ne peuvent pas tirer grand-chose du résultat. Il peut toutefois être utilisé pour déterminer l'énergie électrique minimale à utiliser dans les conditions existantes. Comme il y a des pertes à différents endroits du processus, le besoin en électricité est généralement plus élevé dans la pratique. Elle n'est toutefois jamais inférieure à celle calculée avec le rendement de Carnot de la pompe à chaleur.
Efficacité de la pompe à chaleur : comparaison par source de chaleur
Le facteur de Carnot montre que l'efficacité d'une pompe à chaleur dépend des conditions de température. Le principe est le suivant : plus la différence entre la température de la source et celle du départ est faible, plus le rendement est élevé. En effet, le compresseur doit alors fournir moins d'efforts pour pouvoir élever le niveau de température de la chaleur ambiante à un niveau utilisable. La consommation d'électricité de la pompe à chaleur diminue et son efficacité augmente :
S'il s'agit du chauffage d'un bâtiment, cela permet également de tirer une autre conclusion. En effet, si toutes les autres caractéristiques sont identiques, le coefficient d'efficacité dépend surtout en hiver de l'énergie environnementale utilisée. Le tableau suivant le montre en comparant une pompe à chaleur air-eau et une pompe à chaleur sol-eau.
La comparaison montre que le rendement d'une pompe à chaleur air-eau est plus faible en hiver, car l'installation a alors recours à la source d'énergie environnementale plus froide. Les pompes à chaleur eau glycolée-eau, qui récupèrent la chaleur du sol, obtiennent de meilleurs résultats dans la comparaison. En effet, dans ce cas, la différence entre la température de la source et celle du départ est moins importante pendant la saison de chauffage. Le mythe des pompes à chaleur selon lequel ces installations ne fonctionnent pas en hiver peut donc être réfuté.
Autres paramètres d'efficacité du chauffage écologique
Outre le rendement des pompes à chaleur, il existe une série d'autres valeurs caractéristiques d'efficacité. L'aperçu suivant présente les plus importants :
- COP: le Coefficient of Performance (COP) est une valeur caractéristique de l'efficacité à un point défini (exemple : température de l'air de 2 degrés Celsius et température de départ de 35 °C). Il est déterminé sur le banc d'essai en divisant la puissance de chauffage fournie par la puissance électrique appliquée par les experts.
- SCOP: le Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) peut être déterminé sur le banc d'essai, comme le COP. Il tient toutefois compte de l'efficacité dans différentes conditions climatiques et est donc encore plus pertinent.
- COP: le coefficient de performance annuel (COP) d'une pompe à chaleur, tout comme le rendement, le COP et le SCOP, met en relation les avantages et les dépenses. Ce sont toutefois les quantités d'énergie mesurées (chaleur dégagée et consommation d'électricité) qui sont pertinentes, c'est pourquoi cet indice permet de se prononcer sur l'efficacité en fonctionnement.
- ETAs: l'efficacité énergétique saisonnière du chauffage des locaux tient également compte du facteur d'énergie primaire de l'énergie utilisée, qui doit être divisé par le SCOP pour déterminer la valeur caractéristique. C'est surtout important pour la promotion de la pompe à chaleur. En effet, certaines valeurs limites ETAs doivent être respectées dans ce cas.
Des conseils pratiques : Améliorer le rendement de la pompe à chaleur
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Choisir une source de chaleur avantageuse -
Installer de grandes surfaces de chauffe -
Optimiser le système de chauffage -
Régler la pompe à chaleur
Si le rendement des pompes à chaleur est faible, les installations consomment plus d'électricité et les coûts de chauffage augmentent. Pour éviter cela, il convient d'optimiser le coefficient d'efficacité dès la planification. L'objectif de toutes les mesures est alors de minimiser la différence de température entre la source de chaleur et la température de départ. Les possibilités suivantes existent à cet effet :
- Choisir une source de chaleur avantageuse: Lorsque plusieurs sources de chaleur sont disponibles, la plus chaude est la plus efficace, toutes choses égales par ailleurs. Dans la comparaison des rendements, les pompes à chaleur géothermiques sont préférées aux pompes à chaleur air-eau.
- Installer de grandes surfaces de chauffage: Une fois le type de source de chaleur déterminé, il est souvent possible d'abaisser la température de départ. L'installation de grands radiateurs, de radiateurs basse température ou de systèmes de chauffage de surface est particulièrement efficace à cet égard. Si vous recevez une subvention pour la pompe à chaleur, vous pouvez également indiquer les coûts des surfaces de chauffage.
- Optimiser le système de chauffage: L'optimisation de la distribution de chaleur permet également d'optimiser le rendement de votre pompe à chaleur. Cela est possible par exemple avec un équilibrage hydraulique qui permet de réduire la température d'arrivée. Si vous chauffez déjà avec une pompe à chaleur, l'État accorde une subvention pour l'optimisation du chauffage.
- Régler la pompe à chaleur: Si votre chauffage fonctionne en fonction de la température extérieure, vous pouvez également optimiser son efficacité en réglant la courbe de chauffe. Celle-ci indique la température de départ qui doit être atteinte pour différentes températures extérieures. Dans le cas d'une régulation pilotée par la température ambiante, cela aide à choisir les températures ambiantes de manière optimale.
Outre les travaux sur le chauffage, il est également possible d'effectuer des mesures d'isolation ou de remplacer les fenêtres. Ces mesures permettent de réduire les besoins en chaleur et de diminuer la température de départ. Par rapport aux travaux sur le chauffage, les efforts et les coûts sont toutefois généralement plus élevés.
