Les pays nordiques utilisent les pompes à chaleur depuis des années. La combinaison de bâtiments bien isolés et de systèmes de pompe à chaleur fonctionnant à des températures de 55/45 °C (arrivée/retour fluide) n’est certainement pas nouvelle. Néanmoins, si une vieille chaudière est remplacée par une pompe à chaleur ou si une pompe à chaleur est déjà installée mais que les températures du système doivent être abaissées davantage, par exemple à 35/25 °C, il est important de ne pas oublier d'évaluer tous les éléments du système de pompe à chaleur, y compris la distribution de la chaleur et les émetteurs. Pour une efficacité énergétique optimale, il s'agira dans la plupart des cas de remplacer les anciens radiateurs par de nouveaux.
Système complet de pompe à chaleur
Pour qu'un système de pompe à chaleur fonctionne efficacement, comme pour tous les systèmes d'ailleurs, tous les composants doivent être parfaitement coordonnés entre eux. Ce n'est qu'à cette condition que le système pourra garantir une efficacité optimale. Il est donc essentiel de planifier et de concevoir avec soin l'ensemble du système de pompe à chaleur, y compris la source de chaleur, la pompe à chaleur, la distribution de la chaleur et les émetteurs de chaleur.
Plus précisément, il s'agit de déterminer le besoin calorifique du bâtiment et des pièces individuelles, de sélectionner les composants hydroniques (utilisant de l’eau comme fluide caloporteur) appropriés, de vérifier la conception des émetteurs de chaleur existants et, si nécessaire, de remplacer les émetteurs sous-dimensionnés ou inadaptés ou d'ajouter des surfaces de chauffage supplémentaires. En outre, le système de tuyauterie existant doit être rincé, les raccords et les vannes doivent être vérifiés et éventuellement remplacés et le système de chauffage doit être équilibré hydrauliquement.
Efficacité accrue
Lorsque tous les composants sont adaptés à la pompe à chaleur ainsi qu'au bâtiment, l'efficacité d'un système de pompe à chaleur augmente automatiquement. C'est lorsque nous cherchons des moyens d'optimiser davantage cette efficacité que l'importance des radiateurs dans le système devient évidente.
Une première façon d'augmenter l'efficacité d'une pompe à chaleur est de réduire davantage les températures du système de 55/45 °C à 35/25 °C. Cela peut entraîner des économies d’énergie d’environ 25 %. Des températures de système plus basses améliorent la valeur SCOP (coefficient de performance saisonnier) de la pompe à chaleur, c'est-à-dire son facteur de performance annuel dans différents états de fonctionnement, qui sont pondérés en fonction des zones climatiques. Plus le SCOP est élevé, plus la consommation d'énergie est faible. C'est logique, car plus la différence de température entre la source de chaleur (qu'il s'agisse d'air, d'eau ou de chaleur géothermique) et le fluide caloporteur (par exemple, un radiateur) est faible, plus la pompe à chaleur fonctionne de manière économique.
Deuxièmement, l'équilibrage hydronique du système de chauffage est important pour une meilleure efficacité. Tous les radiateurs du système doivent être équilibrés hydrauliquement pour s’assurer que même le radiateur, le plus éloigné de la source de chaleur, est toujours chaud. Par le passé, la pompe de circulation de l'eau de chauffage était souvent dimensionnée plus largement et/ou les températures de départ étaient réglées plus haut que nécessaire. Ces deux actions entraînent des pertes d'énergie inutiles. L’équilibrage hydraulique contribue à créer un système de chauffage efficace et permet de réaliser des économies d’énergie de 7 à 11 %.
Une étape supplémentaire pour améliorer l'efficacité d'un système de pompe à chaleur est l'utilisation d'un insert de vanne de radiateur dynamique dans chaque radiateur. Dans les bâtiments existants en particulier, la tuyauterie invisible peut poser un problème si les documents sont incomplets ou indisponibles. Les longueurs et les diamètres des tuyaux restent incertains, ce qui fait que la conception doit être basée sur des suppositions. Un insert de vanne dynamique résout ce problème. Lorsque le volume d'eau requis est réglé, en tenant compte de la puissance du radiateur et des températures du système, l'insert de vanne assure un débit constant. Le réglage ne doit être effectué qu'une seule fois à l'aide de la clé de réglage incluse dans la livraison. L’échelle en l/h rend le réglage rapide et simple. Toutefois, l’utilisation de la vanne dynamique nécessite que l’eau du système soit exempte de contamination.
Enfin, l'efficacité des radiateurs est également influencée par l'état dans lequel ils se trouvent. Les vieux radiateurs présentent souvent des résidus de corrosion causés par la réaction de l'acier à la combinaison de l'humidité et de l'oxygène. Cette corrosion agit comme une couche isolante à l'intérieur du radiateur et inhibe par conséquent son efficacité. Pour éviter la corrosion, il est nécessaire de purger régulièrement les radiateurs.
Radiateurs basse température et pompe à chaleur
Comme nous l'avons mentionné, des températures de départ plus basses permettent d'optimiser le SCOP d'une pompe à chaleur. Les températures de départ comprises entre 35 et 50 °C se sont avérées compatibles avec un système de radiateurs associé à une pompe à chaleur. Toutefois, ces températures influencent les performances du radiateur. Alors qu'il combine normalement la chaleur convective, c'est-à-dire qu'il réchauffe le flux d'air à proximité pour chauffer progressivement la pièce, avec la chaleur radiante qui est directement ressentie là où elle atterrit, la part de chauffage convectif est considérablement réduite lorsque la température de départ descend en dessous de 40 °C. En dessous de cette température, les radiateurs à ventilateur ou les convecteurs sont recommandés car ils créent un flux d'air forcé dans le radiateur et continuent ainsi à chauffer l'air par convection.
Pour permettre au système de chauffage de fonctionner avec des températures de départ plus basses, il peut être nécessaire d'agrandir les surfaces chauffantes. La chaleur rayonnante étant efficace même à basse température, les radiateurs dotés de surfaces rayonnantes suffisamment grandes sont décisifs lorsqu'il s'agit de chauffer dans une plage de températures inférieure à 50 °C. Cela augmentera également la sensation de chaleur douillette.
Taille du radiateur
Dans le passé, la discussion a toujours porté sur la question de savoir si les radiateurs devaient devenir plus petits ou plus grands lors de l'optimisation de l'isolation thermique et de la modification des températures du système. Le fait est que la diminution de la charge calorifique résultant de l'amélioration de l'enveloppe du bâtiment, combinée à des changements dans la technologie du système, permet d'obtenir des générateurs de chaleur plus efficaces et plus économiques.
De manière générale, on peut affirmer que les radiateurs existants doivent être vérifiés mathématiquement dans chaque cas individuel, en tenant compte de la baisse de la température du système, et remplacés si nécessaire. Même si certains radiateurs sont suffisamment grippés, il faut tenir compte de leur âge et de leur état. En outre, l'équilibrage hydronique est un facteur important, car il assure une répartition uniforme de la chaleur dans le réseau de tuyaux et garantit que chaque radiateur reçoit la quantité d'eau chaude nécessaire.
Combiner une pompe à chaleur avec des radiateurs basse température
Si vos radiateurs actuels ne sont pas très vieux ou si vous avez des convecteurs, il est peut-être possible de les raccorder à une pompe à chaleur basse température. Pour savoir si vos radiateurs ou convecteurs sont bien adaptés, contactez votre installateur de chauffage.
Préparez d’abord votre habitation pour une pompe à chaleur
Remplacer un ancien système de chauffage par une pompe à chaleur écoénergétique est toujours une bonne idée pour économiser de l’énergie.
Pour que votre habitation soit “prête à accueillir une pompe à chaleur”, une isolation optimale est cruciale :
Optez pour une isolation performante du toit, des murs et des sols.
Remplacez les châssis à simple vitrage par des vitrages à haut rendement.
Évitez les ponts thermiques et identifiez les déperditions de chaleur. Celles-ci se trouvent parfois dans les petits coins, dans les interstices de porte, dans les vieilles prises...
Mieux l’habitation est isolée, plus le rendement d’une pompe à chaleur sera élevé.
Radiateurs : basse ou haute température ?
Il existe deux types de radiateurs : les radiateurs haute température et les radiateurs basse température. Les deux systèmes fonctionnent de la même manière. La seule différence concerne la température de l’eau qui circule dans les radiateurs.
Le radiateur haute température nécessite une eau chauffée entre 55°C et 70°C. Pour un radiateur basse température, une température d’eau comprise entre 45°C et 55°C est suffisante.
Les vieux radiateurs traditionnels sont toujours des radiateurs haute température. Aujourd’hui, les radiateurs basse température sont privilégiés car ils sont plus efficaces sur le plan énergétique et plus économiques.
Combiner une pompe à chaleur avec des radiateurs haute température
Vous vous chauffez actuellement avec une chaudière à gaz ou à mazout ? Alors vos radiateurs fonctionnent à haute température. Si vous voulez les conserver, vous avez besoin d’une pompe à chaleur qui peut fournir des températures allant jusqu’à 70°C.
Deux solutions s’offrent à vous :
Une pompe à chaleur haute température
Ce type de pompe à chaleur garantit des températures d’eau allant jusqu’à 65°C, sans aucun chauffage électrique. La puissance calorifique maximale s’élève à 14 kW.
Une pompe à chaleur hybride
Il s’agit de la combinaison d’une pompe à chaleur avec une chaudière à condensation au gaz. Une pompe à chaleur hybride choisit toujours la source d’énergie la plus économique en fonction du prix du gaz et de l’électricité, et de vos besoins en chauffage. Il est recommandé d’opter pour la pompe à chaleur hybride lorsque votre logement nécessite une puissance calorifique supérieure à 14 kW.
Convecteurs pour pompe à chaleur : utilité et fonctionnement
Un système de chauffage par le sol n’est pas le seul système à pouvoir être relié à une pompe à chaleur ; les convecteurs aussi ! Mais comment fonctionnent ces appareils et en quoi se différencient-ils des radiateurs ? Nous répondons ici à ces questions.
Convecteurs et ventilo-convecteurs
Les convecteurs sont des émetteurs de chaleur qui chauffent une pièce sur le principe de la convection d’air et non du rayonnement. Ces appareils se composent d’un élément chauffant qui se charge de chauffer l’air froid (situé au niveau du sol de la pièce), ce qui fait remonter l’air (chaud) et crée un déplacement d’air. Ce procédé naturel est appelé convection. Une fois arrivé au niveau du plafond, l’air se refroidit et redescend vers le sol, où le cycle peut recommencer.
Les ventilo-convecteurs sont, quant à eux, une variante des convecteurs, qui fonctionnent à une plus basse température que les simples convecteurs, les rendant ainsi plus économes en énergie. Comme la température n’est pas suffisamment élevée pour générer une convection naturelle, le processus de chauffe est quelque peu « forcé », puisqu’un ventilo-convecteur est équipé d’un ventilateur chargé de déplacer l’air et de créer ainsi un flux thermique.
Les convecteurs et ventilo-convecteurs sont la solution idéale pour remplacer ou compléter d’autres systèmes de diffusion de chaleur, comme des radiateurs ou un système de chauffage par le sol. Ils offrent également l’avantage de pouvoir être reliés à une source de chaleur, telle qu’une chaudière ou une pompe à chaleur.
Les différences avec un radiateur
Les modèles consoles, qu’ils soient installés au mur ou au niveau de sol, ressemblent fortement à des radiateurs, bien que de nombreux points les différencient :
Les ventilo-convecteurs peuvent aussi bien se combiner avec des chaudières qu’avec des pompes à chaleur, tandis que les radiateurs fonctionnent uniquement avec une chaudière.
Par rapport à un radiateur, le ventilo-convecteur chauffe une pièce plus rapidement et de manière plus homogène.
Comme la plupart des modèles de ventilo-convecteurs sont relativement petits, ils sont assez discrets. Pour passer encore plus inaperçus, certains modèles peuvent même s’encastrer dans un faux mur ou une niche. Pour favoriser la transmission de chaleur, le radiateur doit quant à lui avoir la plus grande surface de contact possible avec l’air, ce qui n’est pas le cas du convecteur.
Pour bien fonctionner, le ventilo-convecteur n’a pas besoin que la température de l’eau soit aussi élevée que celle d’un radiateur, ce qui améliore son efficacité et diminue le montant de votre facture énergétique.
Les différences avec le chauffage par le sol
Les sols chauffants et les ventilo-convecteurs sont deux systèmes qui présentent plusieurs similitudes : ils fonctionnent à basse température, ce qui les rend plus efficaces, plus économiques et meilleur marché que les radiateurs et ils peuvent tous deux être raccordés à une chaudière ou une pompe à chaleur. Toutefois, ils diffèrent à plusieurs niveaux :
Un ventilo-convecteur :
affiche un temps de chauffe plus rapide que le chauffage par le sol ;
présente une meilleure capacité de refroidissement ;
est visible dans une pièce, alors que le chauffage par le sol est totalement invisible ; ce qui crée de l’espace pour un intérieur plus esthétique ;
n’est pas totalement silencieux, en raison de son ventilateur ;
diffuse la chaleur dans une pièce de manière moins uniforme ;