Pompe à chaleur : comment est-elle devenue incontournable ?

Pompe à chaleur : comment est-elle devenue incontournable ?

La pompe à chaleur est une solution qui séduit de plus en plus, du fait de son fonctionnement écologique et économique. Comment fonctionne-t-elle et pourquoi est-ce une solution d’avenir ?

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Depuis combien de temps se font les recherches sur la thermodynamique d'après vous ? 200 ans. Et oui, cela fait 2 siècles que les recherches sur les économies d'énergies ont permis de mettre en avant les principes fondateurs de la technologie des pompes à chaleur. La pompe à chaleur (ou PAC), est une solution qui séduit de plus en plus, du fait de son fonctionnement écologique et économique. Poussée par la nouvelle RE2020, la transition écologique et la recherche d'économies d'énergie, la pompe à chaleur est LA star du moment pour tous les projets CVC, en neuf et aussi en rénovation. Comment fonctionne réellement une pompe à chaleur ? Et comment est-elle devenue la recette incontournable pour la réduction de l'emprunte carbone des projets de CVC ?

Les économies d'énergie dans son ADN

1824, le repère temporel est placé.

Sadi Carnot, James Prescott Joul, Lord Kelvin, Rudolf Clausius, précurseurs des recherches sur la thermodynamique posent à cette époque les premières pierres des règles qui définiront plus tard les principes de la pompe à chaleur. Le physicien Lord William Thomas Kelvin découvre en 1852 que les machines frigorifiques, déjà présentes sur le marché, peuvent également être utilisées en sens "inverse", pour le chauffage. Il constate aussi que les pompes à chaleur consomment moins de courant que les chauffages électriques. S'en suit alors une course à qui trouvera en premier comment inverser le fonctionnement de la machine frigorifique. Et le 1er scientifique étant parvenu à obtenir un brevet pour une pompe à chaleur électrique alimentée par la chaleur du sol fut Suisse, Heinrich Zoelly.

La véritable percée technologique a toutefois été réalisée lorsque la pompe à chaleur a pu être dotée d'une fonction de refroidissement. En été, lorsque la température extérieure se situe entre 25° et 40°C, aucun bâtiment ne parvient à évacuer la chaleur ambiante. Dans pareil cas, le système de CVC avec pompe à chaleur permet aussi de rafraîchir un volume de façon économe en énergie. Une excellente alternative aux systèmes de climatisation traditionnels.
Aujourd'hui, c'est un tout autre contexte que nous connaissons. Les énergies et les technologies ne cessent d'évoluer, tandis que différentes crises nous rattrapent. Dans cette période un peu spéciale, et depuis 10 ans en France, les ventes de PAC, notamment les PAC air/eau monobloc ne cessent d'augmenter, passant d'environ 400 000 appareils vendus en 2011, à quasiment 1 million en 2021 (Source : SDES, d’après PAC & Clim'Info).

Visuel 1 : Installation de PAC aux Etats-Unis, 1942.

Fonctionnement de la pompe à chaleur : économe par essence

On peut se demander qu'est-ce qu'une pompe à chaleur, et comment cela fonctionne ?
4 principes sont à retenir sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur :

  • Evaporation : Le fluide frigorigène traverse l'évaporateur où il va être transformé en vapeur après avoir puisé l'énergie dans le milieu extérieur. 
  • Le compresseur : Il s'agit de l'appareil où le fluide frigorigène est mis sous pression, ce qui augmente sa température. C'est le principal poste de consommation électrique de la pompe à chaleur.
  • Le condenseur : Il s'agit de l'élément dans lequel le fluide frigorigène va évacuer l'énergie accumulée pour être redistribuée dans le réseau de chauffage.
  • Le détendeur : c'est l'élément qui va permettre de faire repasser le fluide frigorigène de l'état vapeur à l'état liquide, pour recommencer le cycle à partir de l'évaporateur.

Une pompe à chaleur standard que vous trouverez actuellement sur le marché produit entre 3 et 5 kilowatts de chaleur avec 1 kilowatt d'électricité. Une solution économique et durable. Il est là question de COP (Coefficient de performance, qui définit le chiffre qui permet de connaître les performances d'une pompe à chaleur. Un COP de 4 signifie par exemple que la pompe à chaleur consomme 1kWh d'électricité pour 4 kWh de chaleur restituée. Plus ce COP est élevé, plus la pompe à chaleur est performante.

Visuel 2 :  Au fait, comment ça fonctionne une pompe à chaleur ?
Source : XPAIR

Pompes à chaleur : 40 ans d'expérience pour Hoval

Depuis 40 ans, Hoval fabrique et commercialise en Europe une gamme complète de pompes à chaleur (air/eau, eau glycolée/eau, eau/eau), avec ou sans fonction de refroidissement, pour tous les types de bâtiments, neufs ou rénovés, qui assurent un fonctionnement économique et plus respectueux de l'environnement.

En 2023, Hoval lança en France sa nouvelle pompe à chaleur air eau monobloc réversible Belaria fit assurant le chauffage, le refroidissement et la production d’eau chaude, accompagnant le mouvement de décarbonation des projets de CVC en collectif et tertiaire, lancé avec la chaudière à condensation UltraGas 2 désormais compatible avec des gaz d'origine renouvelable (biométhane et hydrogène). Depuis, l'offre de pompes à chaleur en France s'est considérablement développée.

En outre, pour le Groupe Hoval, la PAC représente un véritable enjeu sur le long terme : 60 millions d'euros ont été investis pour le futur, comme annoncé dans ce communiqué de presse qui annonçait le démarrage de la fabrication des pompes à chaleur "made in Vaduz" (Liechtenstein), au siège du groupe.

L'avenir : pompe à chaleur intégrée dans un système hybride

Et Hoval ne s'arrête pas là, en proposant des solutions hybrides, adaptées aux demandes et besoins des différents projets CVC pour les applications collectives et tertiaires. La solution hybride et décarbonée de Hoval pour les projets de moyennes et grandes puissances, c'est quoi ?

Pour les projets qui requièrent davantage de puissance, il est possible de coupler la PAC air eau à un générateur de chaleur supplémentaire qui couvrira les pics de demande, du type chaudière gaz à haute performance comme la chaudière sol gaz UltraGas 2.
La nouvelle génération est encore plus économe en gaz, et est compatible au biométhane (gaz vert) et désormais à l'hydrogène. 

A propos de Hoval

Hoval est l’un des acteurs principaux dans le domaine des solutions de climat intérieur. Sa large gamme de produits couvre les pompes à chaleur ainsi que les systèmes de ventilation, de chauffage et de récupération d'énergie. Hoval s'est positionnée comme un fournisseur de soutions complètes, offrant des systèmes innovants de chauffage et de traitement d’air destinés à tous types de bâtiments, du résidentiel individuel, aux résidences collectives, jusqu’aux bâtiments tertiaires et industriels.
Avec plus de 2 400 employés répartis dans 15 filiales à travers le monde, nous considérons qu'il est de notre responsabilité de contribuer à un avenir durable. Nous nous engageons pleinement à assumer la responsabilité de l'énergie et de l'environnement.