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Thermopompes à air : critères de sélection

Efficacité énergétique
Autres critères de sélection
Puissance
Installation
Fonctionnement
Coûts
Durée de service et garanties
Thermostats/contrôles

Efficacité énergétique

Les caractéristiques d'une thermopompe à air déterminent sa puissance frigorifique (RES) et sa puissance calorifique (CPSC) annuelles. Le RES des thermopompes à air oscillait entre un minimum de 19 et un maximum d'environ 16. Le Règlement sur l’efficacité énergétique du Canada exige que le CPSC soit au moins entre 5,9 et 8,8 pour un climat de région V prescrite dans la norme CSA C656. (comme celui de la région d’Ottawa)


Figure 4 : Rendement d'une thermopompe à air (région V)

Remarque : Les valeurs indiquées représentent la gamme de tous les appareils offerts

Au Canada, les niveaux minimaux d’efficacité sont régis par règlement. Ces niveaux sont supérieurs de 5 à 10 p. 100 à l’efficacité d’il y a quelques années. Cette amélioration est en grande partie attribuable à un meilleur rendement des compresseurs, à l’accroissement de la surface des échangeurs de chaleur, à l’amélioration de la circulation du frigorigène et à d’autres contrôles.

Aujourd’hui, grâce au perfectionnement des compresseurs, des moteurs et des commandes, on est parvenu à accroître encore davantage l’efficacité des appareils. Grâce aux appareils perfectionnés (compresseurs alternatifs avancés, compresseurs à conduit de décharge spiralé, compresseurs à vitesse variable ou à deux vitesses combinés aux échangeurs de chaleur et aux commandes les plus perfectionnés) le RES de certaines thermopompes atteint 16 et leur CPSC s’élève à 8,8 dans la région V.

Les thermopompes à air offrant le rendement énergétique le moins élevé sont munies d'un compresseur alternatif à une vitesse. Quant aux unités plus efficaces, elles comprennent généralement un compresseur à conduit spiralé ou un compresseur alternatif perfectionné. On ne constate aucune autre différence de conception apparente entre les deux types d'appareils. Les thermopompes offrant les meilleurs RES et CPSC sont toujours équipées d'un compresseur à conduit spiralé à vitesse variable ou à deux vitesses.

Autres critères de selection

Choisissez la thermopompe ayant le CPSC le plus élevé possible. Si d'autres appareils ont des CPSC semblables, comparez leur fonctionnement en régime permanent à –8,3 °C (la température la plus basse à laquelle on les évalue). L'appareil ayant la cote la plus élevée sera le plus efficace dans la plupart des régions du Canada. Choisissez une thermopompe munie d'une commande de dégivrage sur demande. Le cycle de dégivrage ne sera pas actionné inutilement (l'inversion du système peut à la longue endommager l'appareil), ce qui réduira tant l'énergie consommée par la thermopompe que la nécessité de recourir à du chauffage supplémentaire

Le niveau de bruit est un niveau sonore pondéré – A avec correction de son pur exprimé en bels. Vous devriez arrêter votre choix sur une thermopompe dont le niveau de bruit extérieur se situe au maximum autour de 7,6 bels. Ces cotes sont disponibles chez les fabricants.

Puissance

Les charges de chauffage et de refroidissement devraient être déterminées au moyen d'une méthode de mesure reconnue, par exemple celle de la norme CSA-F280-FM90, « Détermination de la puissance requise des appareils de chauffage et de refroidissement résidentiels ».

Bien que la thermopompe puisse être dimensionnée de façon à répondre à la plupart des besoins de chauffage d'une maison, cette pratique ne constitue pas la solution idéale. Au Canada, en effet, les besoins en chauffage sont plus importants que ceux en refroidissement. Lorsque la thermopompe est dimensionnée en fonction de la charge de chauffage, elle est trop puissante par rapport aux besoins de refroidissement et ne fonctionnera que de façon intermittente pendant l'été, ce qui peut nuire à son rendement et réduire sa capacité de déshumidifier la maison durant cette saison. Cependant, le chauffage nécessite de huit à dix fois plus d’énergie; une réduction des coûts de chauffage peut donc justifier un certain surdimensionnement.

En outre, une baisse de la température extérieure réduit l’efficacité de la thermopompe à air. Par conséquent, il semble insensé du point de vue économique de tenter de combler tous ses besoins en chauffage avec une thermopompe à air.

De façon générale, les thermopompes à air doivent être dimensionnées de manière à fournir au plus 125 p. 100 de la charge de refroidissement. Une thermopompe qui répond à ce critère peut assurer de 80 à 90 p. 100 de la charge de chauffage annuel, selon les conditions climatiques de la région, avec un point d'équilibre entre 0 et –5 °C. Cette solution vous offre la meilleure combinaison de coûts et de rendement saisonnier.

Installation

Au moment d'installer une thermopompe de quelque type que ce soit, il importe de suivre attentivement les instructions du fabricant. Vous trouverez ci-après des directives d'ordre général dont il faut tenir compte au moment d'installer une thermopompe à air.

  • Si la maison est munie d'un système de chauffage au gaz naturel, au mazout ou au bois, le serpentin doit être installé du côté chaud (en aval) de l'appareil.
  • Dans les cas où l'on ajoute une thermopompe à un système de chauffage électrique, on place habituellement le serpentin du côté froid (en amont) de l'appareil afin d'accroître l'efficacité de l'installation.
  • De forts vents peuvent réduire l’efficacité en nuisant au dégivrage; les unités extérieures devraient donc être à l’abri du vent.
  • Il faut fixer l'appareil sur un support placé de 30 à 60 cm (de 12 à 14 po) au-dessus du sol afin d'empêcher la neige de gêner la circulation de l'air à la surface du serpentin et pour permettre le drainage de l'eau produite lors du dégivrage. Le support doit être ancré dans un socle de béton, qui doit lui-même reposer sur une couche de gravier afin de faciliter le drainage. L'appareil peut aussi être fixé au mur de la maison, sur un support approprié.
  • Il est conseillé de placer la thermopompe hors de portée du larmier de la maison (c'est-à-dire l'endroit où l'eau dégoutte du toit) afin d'empêcher la glace et l'eau de tomber sur l'appareil et, par le fait même, d'entraver la circulation de l'air ou d'endommager le ventilateur ou le moteur.
  • La cuve collectrice située sous le serpentin intérieur doit être reliée au drain situé à l'intérieur de la maison afin d'assurer l'écoulement du condensat qui se forme sur le serpentin.
  • La thermopompe doit être située de façon que les préposés à l'entretien aient assez d'espace pour réparer l'appareil au besoin.
  • Les conduites qui transportent le frigorigène doivent être aussi courtes et droites que possible. On conseille de les revêtir d'une gaine isolante afin de réduire le plus possible les pertes de chaleur et d'éviter la condensation.
  • Les ventilateurs et les compresseurs étant des sources de bruit, il faut prendre soin de placer l'appareil extérieur loin des fenêtres et des constructions adjacentes. Les vibrations qui se font dans certains appareils peuvent également être bruyantes. Afin d'empêcher que cela ne se produise, on conseille de choisir de l'équipement silencieux ou d'installer l'appareil sur une base antibruit.
  • Puisque les thermopompes exigent habituellement des conduites plus grandes que les autres installations de chauffage central, il faut parfois modifier le réseau de conduites en place. Pour que la thermopompe fonctionne bien, la circulation d'air doit être de 50 à 60 litres par seconde (L/s) par kilowatt, ou de 400 à 450 pieds cubes par minute (pi3/min) par tonne de puissance frigorifique.

Besoins en électricité D’une façon générale, il n’est pas nécessaire d’augmenter la puissance d’entrée électrique au moment de l’installation d’une thermopompe d’appoint utilisant l’air comme source de chaleur. Il peut cependant être nécessaire de le faire en raison de l’usure des installations électriques et de la charge électrique totale de la maison.

Réseau de distribution de la chaleur Les thermopompes doivent être assorties d’un réseau de distribution convenant à un débit de 50 à 60 litres par seconde (L/s) par kW, ou de 400 à 450 pieds cubes par minute (pi3/min), comme si seule la climatisation était installée, par tonne de puissance frigorifique. Ce débit est d’environ 20 à 30 p. 100 supérieur à celui qu’exige un générateur d’air chaud central à air pulsé. Toute diminution du débit d’air diminue le rendement et, si elle est prononcée et prolongée, elle peut causer de graves dommages au compresseur.

Les nouvelles thermopompes doivent être conçues selon des principes reconnus. Dans le cas d’une installation d’appoint ou d’une conversion, il faut examiner soigneusement le réseau de conduites en place pour s’assurer qu’il convient.

Fonctionnement

Le thermostat intérieur devrait toujours être réglé à la même température (on recommande une température de 20 °C).

Le fait de laisser le ventilateur intérieur fonctionner en permanence peut nuire au rendement de la thermopompe, à moins d'utiliser un moteur à haut rendement à vitesse variable. Il est donc préférable de laisser le ventilateur en mode automatique.

Les thermopompes restent en marche plus longtemps que les systèmes de chauffage classiques puisque leur puissance calorifique est beaucoup moins grande.

Coûts

Le coût d’installation d’une thermopompe à air dépend du type d’appareil choisi et du système de chauffage en place dans la maison. En effet, les frais sont plus élevés s’il faut modifier le réseau de conduites ou augmenter la puissance de l’installation électrique pour être en mesure de répondre à l’augmentation de la demande.

Les frais de chauffage d'une thermopompe peuvent être inférieurs à ceux des autres installations de chauffage, particulièrement des systèmes de chauffage à l'électricité.

Toutefois, les économies que vous pouvez prévoir dépendent du système de chauffage en place dans votre foyer – à l'électricité, au mazout, au propane ou au gaz naturel – et du prix relatif de ces sources d'énergie dans votre région. L'utilisation d'une thermopompe vous permettra en effet de réduire votre consommation de gaz ou de mazout, mais exigera une plus grande quantité d'électricité. Si vous habitez une région où l'électricité coûte cher, vos frais de fonctionnement peuvent être plus élevés. Compte tenu de ces facteurs, vous pourriez avoir besoin de deux à sept ans pour récupérer votre investissement dans une thermopompe au lieu d'un climatiseur central.

Systèmes de chauffage électrique et thermopompes : comparaison des coûts en énergie

Durée de service et garanties

La durée utile des thermopompes à air varie de 15 à 20 ans. Le compresseur est l'élément le plus vulnérable de l'installation.

La majorité des thermopompes sont assorties d'une garantie d'un an sur les pièces et la main-d'œuvre et d'une garantie additionnelle de cinq à dix ans pour le compresseur (pièces seulement). Comme ces garanties varient d'un fabricant à l'autre, vérifiez-en attentivement tous les détails.