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Si vous étudiez les diverses installations de chauffage et de refroidissement pour votre nouvelle maison ou si vous cherchez à réduire votre facture énergétique, il est possible que vous songiez à faire l'acquisition d'une thermopompe. La thermopompe peut régulariser la température de votre maison pendant toute l'année, car elle est une source de chaleur en hiver et de refroidissement en été.

En règle générale, l'utilisation d'une thermopompe seule ne peut répondre de façon économique à tous vos besoins en chauffage. Toutefois, utilisée de pair avec une autre installation de chauffage, par exemple au mazout, au gaz ou à l'électricité, une thermopompe peut chauffer votre demeure en hiver et la refroidir en été de façon fiable et économique. Si votre maison est déjà équipée d'un système de chauffage au mazout ou à l'électricité, l'acquisition d'une thermopompe peut réduire efficacement vos frais d'énergie.

Cependant, avant de procéder à l'achat d'une thermopompe, il est important d'en examiner tous les avantages et les coûts. Bien que les thermopompes consomment moins de combustible que les systèmes de chauffage classiques, elles sont plus chères à l'achat. Il est donc important de bien comparer les économies de combustible que vous prévoyez et le coût initial de l'appareil. En outre, les thermopompes sont plus économiques si on les utilise toute l'année; en conséquence, il serait plus profitable d'investir dans une thermopompe si vous désirez refroidir votre maison l'été et la chauffer en hiver.

À ces considérations financières s'ajoutent les facteurs de commodité. Combien faut-il d'espace pour installer l'appareil ? Votre alimentation en énergie risque-t-elle d'être interrompue à l'occasion ? Dans l'affirmative, cela se produira-t-il souvent ? Devrez-vous faire installer un nouveau réseau de conduites ? Le système devra-t-il être entretenu fréquemment, et combien vous en coûtera-t-il ?

Pour faire un choix éclairé, il importe que vous connaissiez à fond tous les aspects du chauffage et du refroidissement des habitations avant de prendre une décision définitive.

La présente brochure décrit les types les plus courants de thermopompes et expose les facteurs qui se rattachent au choix, à l'installation, à l'utilisation et à l'entretien de ces appareils. Vous y trouverez aussi une brève comparaison du coût de fonctionnement de différents types de thermopompes et d'un système de chauffage classique électrique.

Gestion de l'énergie à la maison

Les thermopompes sont des appareils de chauffage et de refroidissement très efficaces qui sont susceptibles de réduire considérablement votre facture énergétique. Cependant, il serait peu judicieux d'investir dans un appareil de chauffage efficace si votre maison perd de la chaleur en raison d'une mauvaise isolation des murs, des plafonds, des fenêtres et des portes ou parce que des ouvertures ou des fissures laissent passer de l'air.

Il est souvent préférable de réduire les fuites d'air et d'isoler davantage la maison avant d'acheter un nouveau système de chauffage ou d'améliorer l'équipement en place.

Refroidir sa maison l'été peut être coûteux

Les thermopompes chauffent la maison en hiver et la refroidissent durant l'été. Pour fonctionner, ces appareils requièrent toutefois de l'électricité. Si vous ajoutez une thermopompe à votre système de chauffage, ou si vous remplacez par une thermopompe un système qui n'est pas alimenté à l'électricité et qui n'est pas muni d'un appareil de climatisation centrale, vous constaterez une hausse de vos frais d'électricité.

LA THERMOPOMPE : DE QUOI S'AGIT-IL ET COMMENT FONCTIONNE-T-ELLE?

Une thermopompe est un appareil électrique capable de transférer la chaleur d'un endroit à un autre. Il ne s'agit pas là d'une technique nouvelle, car les thermopompes sont utilisées depuis des décennies au Canada et ailleurs dans le monde. Les réfrigérateurs et les climatiseurs sont deux types bien connus de thermopompes.

Figure 1: Cycle de base de la thermopompe

Les thermopompes déplacent la chaleur par l'évaporation et la condensation d'un fluide frigorigène (figure 1) qu'un compresseur fait circuler entre deux serpentins. Le frigorigène est évaporé à basse pression dans l'un des serpentins, ce qui lui permet d'absorber la chaleur contenue dans l'air ambiant. Il est ensuite pompé jusqu'à l'autre serpentin, où il se condense à haute pression et libère la chaleur absorbée au début du cycle.

Les réfrigérateurs et les climatiseurs sont deux exemples de thermopompes qui ne fonctionnent qu'en mode refroidissement. Un réfrigérateur est essentiellement un boîtier isolé auquel on a raccordé une thermopompe. L'évaporateur est situé à l'intérieur du boîtier, habituellement dans le congélateur. La chaleur est absorbée à cet endroit et transférée à l'extérieur, le plus souvent derrière ou sous l'appareil, où est situé le condenseur. Les climatiseurs fonctionnent selon le même principe : ils transportent vers l'extérieur la chaleur qui se trouve à l'intérieur de la maison.

Par ailleurs, il est possible d'inverser complètement le cycle d'une thermopompe, de sorte qu'elle puisse régulariser la température de votre maison pendant toute l'année en la chauffant l'hiver, et en la refroidissant et en la déshumidifiant l'été. Comme le sol et l'air extérieur renferment toujours une certaine quantité de chaleur, la thermopompe peut servir à chauffer la maison même par temps froid. En fait, à -18 C, l'air contient environ 85%. de la chaleur qu'il renferme à 21 C. Les thermopompes à air qui extraient la chaleur contenue dans l'air extérieur pendant l'hiver et évacuent la chaleur de la maison à l'extérieur l'été sont celles que l'on retrouve le plus souvent dans les foyers canadiens. Cependant, des appareils qui puisent la chaleur dans le sol ou dans les eaux souterraines sont de plus en plus courants, surtout en Ontario et dans les provinces de l'Atlantique: il s'agit des thermopompes terre-air ou eau-air, aussi appelées pompes géothermiques.

POUR BIEN COMPRENDRE LES THERMOPOMPES

Voici quelques termes que vous rencontrerez fréquemment au cours de vos recherches sur les thermopompes.

ÉLÉMENTS DE LA THERMOPOMPE

Le fluide frigorigène est une substance qui circule dans la pompe afin d'absorber, de transporter et de libérer la chaleur.

Le robinet inverseur détermine le sens de l'écoulement du frigorigène à l'intérieur de la thermopompe.

Un serpentin est un tube ou un ensemble de tubes montés en boucle où s'effectue le transfert de chaleur. Il est parfois muni d'ailettes qui augmentent la surface servant à l'échange de chaleur.

L'évaporateur est un serpentin dans lequel le frigorigène puise la chaleur environnante. Lorsque le frigorigène atteint le point d'ébullition, il se transforme en vapeur à basse température. À son passage du robinet inverseur au compresseur,

l'accumulateur retient tout le liquide qui ne s'est pas transformé en gaz. Il est à noter que les thermopompes ne sont pas toutes munies d'un accumulateur.

Le compresseur comprime les molécules du gaz frigorigène, ce qui a pour effet d'en augmenter la température.

Le condenseur est un serpentin dans lequel le frigorigène libère de la chaleur et se liquéfie.

Le détendeur abaisse la pression créée par le compresseur, ce qui provoque une baisse de température. Le frigorigène devient un mélange à basse température de vapeur et de liquide.

AUTRE TERMES

Un Btu/h (de l'anglais British thermal unit per hour) est l'unité servant à mesurer le rendement calorifique des systèmes de chauffage. Un Btu correspond à la quantité de chaleur que dégage une chandelle du genre de celles qui servent à décorer les gâteaux d'anniversaire. Si cette quantité d'énergie était libérée en une heure, elle équivaudrait à un Btu/h.

Les degrés-jours servent à mesurer la rigueur de la température. On obtient un degré-jour chaque fois que la température moyenne d'une journée est d'un degré inférieure à la température de référence, soit 18 C. Par exemple, lorsque la température moyenne au cours d'une journée est de 12 C, la valeur attribuée à cette journée est de 6 degrés-jours. Pour calculer le total annuel, on fait la somme des totaux quotidiens.

Un kilowatt (kW) correspond à 1 000 watts, soit la quantité d'énergie qu'exigent dix ampoules de 100 watts chacune.

La tonne est l'unité de mesure de la puissance d'une thermopompe. Elle équivaut à 3,5 kW ou à 12 000 Btu/h.

Le terme "tonne" fait référence à 2000 livres d'eau. Il faut 12,000 Btu d'énergie pour faire congeler 2000 livres (1 tonne) d'eau (de 32 F liquide à 32 F solide).

Le coefficient de performance (COP) sert à mesurer l'efficacité des thermopompes. Pour le calculer, on divise la quantité de chaleur que la pompe transmet par la quantité d'électricité qu'elle consomme à une température donnée. Plus le COP est élevé, plus la thermopompe est efficace. Cette valeur est comparable au rendement en régime permanent des systèmes de chauffage au mazout et au gaz.

Pour obtenir le coefficient de performance de la saison de chauffage (CPSC ou HSPF), on divise la quantité totale de chaleur (en Btu) produite par une thermopompe durant toute une saison de chauffage par la quantité totale d'énergie (en watt heures) consommée durant la même période. Cette valeur est semblable au rendement saisonnier des systèmes de chauffage à combustible et comprend l'énergie utilisée pour le chauffage supplémentaire. Pour déterminer la saison de chauffage, on se sert de données météorologiques représentatives des conditions climatiques à long terme

Le rendement énergétique (EER) mesure la puissance frigorifique d'une thermopompe en régime permanent. On le calcule en divisant cette puissance (en Btu/h) par la quantité d'électricité consommée (en watts) à une température donnée. Plus le EER est élevé, plus l'appareil est efficace.

Le rendement énergétique saisonnier (SEER) est la mesure de la puissance frigorifique d'une thermopompe durant toute une saison de refroidissement. Pour le calculer, on divise la capacité totale de refroidissement fournie pendant la saison (en Btu) par la quantité d'énergie consommée par la thermopompe (en wattheures) durant cette période. Le SEER est calculé d'après une température estivale moyenne de 28 C.

Le point d'équilibre est la température à laquelle la quantité de chaleur fournie par une thermopompe équivaut aux pertes de chaleur de la maison. C'est le point auquel la thermopompe répond à tous les besoins de chauffage de la maison. Sous ce point, il faut de la chaleur supplémentaire.

Le point d'équilibre économique est la température à laquelle le coût de l'énergie calorifique fournie par une thermopompe équivaut au coût de la chaleur produite par un système de chauffage supplémentaire (environ -8 C à -12 C). Sous cette température, la thermopompe ne devrait plus fonctionner.

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