Chauffage des logements

La pompe à chaleur

Dans la page Hydrologie du site Internet de Biviers, on a évoqué la possibilité d'utiliser la chaleur des eaux souterraines pour chauffer un logement avec une PAC (pompe à chaleur). Nous nous proposons de disserter un peu sur le chauffage des habitations, devenu maintenant un problème crucial.

Il faut savoir qu'une PAC à eau exige un débit d'eau élevé. Pour une villa moyenne de 125 m2, bien isolée mais comportant de nombreuses baies (en double vitrage), on peut estimer à 10 kw la puissance calorifique nécessaire pour une température extérieure de 0° et 15 kw pour -10°. Si ce chauffage est fourni par de l'eau, le débit d'eau va dépendre de sa chute de température dans les échangeurs de la PAC, valeur que ne communiquent pas les fabricants et qui dépend de l'efficacité de leurs échangeurs. On peut espérer une chute de 4°. Dans ce cas, chaque m3 d'eau fournit 16,7 Mjoules, soit 4,6 kwh. Avec ces conventions, il faut donc 2,2 m3 d'eau par heure pour une puissance de 10 kw thermiques, et moitié plus pour 15 kw.

Si cette eau était fournie par le réseau communal, au prix actuel de 2,5 € le m3, ce type de chauffage reviendrait à 0,55 € le kwh, soit approximativement 4000 € par mois par froid modéré (0°) pour l'exemple étudié, somme à laquelle il faut ajouter le coût du fonctionnement de la PAC. C'est donc tout à fait déraisonnable.

Si on pompe cette eau chez soi à 10 m de profondeur, l'énergie de pompage sera de 100 wh environ par heure, soit 70 kwh par mois, donc environ 7 € (pour un mois à 0°). C'est le premier poste de dépense en chauffage par PAC avec eau souterraine ; il faut l'augmenter d'un malus pour tenir compte d'un rendement plus ou moins bon de la pompe et pour une déminéralisation éventuelle de l'eau souterraine.

Il reste à évaluer le coût horaire du fonctionnement de la PAC. Avec de l'eau à 12° environ, le rendement théorique de Carnot serait de 5,6 (283° divisés par 50°) ; on peut espérer un rendement effectif (ou COP) de 3,3. Ceci veut dire que le chauffage coûtera alors 3,3 fois moins qu'un chauffage électrique classique (par effet Joule). On va donc utiliser en permanence environ 3 kw (comprenant les 100 w nécessaire au pompage de l'eau), donc consommer 2200 kwh par mois, soit, avec les tarifs EJP, environ 110 €/mois (attention aux contraintes EJP, chauffage d'appoint nécesssaire) ou, sans tarif EJP, à peu près au double (220 €/mois).

Si la PAC ne tire pas sa chaleur de l'eau, mais de l'air, les rendements sont beaucoup moins favorables : tabler sur 60% de celui de l'eau.

Note : EJP signifie effacement des jours de pointe : cela veut dire que l'EDF vend aux abonnés sous contrat EJP le courant électrique environ 2 fois moins cher que le coût normal la plus grande partie du temps, mais 5 fois plus cher que le coût normal pendant les 22 jours les plus froids de l'année.

Comparaison du coût de différentes énergies de chauffage

On note de fortes différences entre le coût du chauffage selon l'énergie utilisée (prix final pour un mois de chauffage à la puissance de 10 kw).

Energiepouv. cal.coût prix du kwh par mois colonne précédente :
coût mensuel pour chauffage de 10 kw
Mazout 10 kwh/l 0,75 €/l 0,08 € 540 € très pratique, mais prix en forte croissance
Gaz   0,05 €/kwh 0,05 € 360 € très pratique, plus dangereux que le mazout,
mais plus propre
prix donné pour gaz du réseau
(le doubler pour du gaz en citerne).
Bois 2,8 Mwh/st 60 €/st
70 €/st
0,021 €
0,025 €
150 €
180 €
Pénible : chargement en bois, sortie des cendres. Cheminée-cassette convient pour petit logement
ou en appoint (ex. auxiliaire EJP).
Granulés bois
Granulés paille
4,6 kwh/kg
4,9 kwh/kg
270-300 €/T 0,065 €
0,055 €
470 €
400 €
très encombrant : chaudière, silo,
plus réserve pour l'hiver
Production de cendres, surtout avec la paille
Electricité 1   0,10 € 720 € Faible investissement, facile à installer.
Electricité EJP 1   0,05 € 360 € son prix décuple
pendant les 22 jours les plus froids de l'année,
chauffage auxiliaire de 15 kw non électrique indispensable.
PAC eau 3-3,5   0,02 € 110 € prix avec tarif EJP, hors jours de pointe
et avec eau de bonne qualité,
220 € sans tarif EJP. Investissement très lourd.
PAC air 2,5   0,035 € 180 €
360 €
selon ou non EJP.
Coût du kwh thermique 0,5 € en jours EJP
(car le Cop=1) ; de plus investissement lourd.

(Ce tableau a été créé en 2007. Depuis, le prix des énergies augmente constamment, mais leurs rapports varient peu. En 2013, l'accroissement général est de 15 à 20%.).
Le mois pris pour référence, avec une température extérieure constante de 0°, constitue une hypothèse un peu pessimiste, mais réaliste.

Le chauffage au bois paraît bien placé. Il n'est aisé à mettre en œuvre que dans certains cas :

Le chauffage central par radiateurs à eau chaude, avec une chaudière alimentée par granules et vis sans fin, pourrait devenir intéressant si le prix du combustible baissait ; il restera de toute façon encombrant et d'utilisation plus pénible que celle des énergies fluides.

Les PAC sont très bien placées. Il vaut mieux toutefois bénéficier d'un contrat EJP (ou Tempo, quasi-équivalent) et disposer d'une cheminée-cassette pour les 22 jours EJP très froids. Ceci est encore plus impératif pour une PAC à air, car pour ces mêmes jours, le COP tend vers 1. Le chauffage par PAC à air les jours d'EJP devient alors ruineux (0,5 € par kwh).

D'autre part, le rendement des PAC (comme d'ailleurs celui du chauffage au gaz) est d'autant meilleur que la température du fluide secondaire de chauffage (air ou eau) est plus basse. Ceci pénalise les radiateurs classiques à eau ; il faut leur préférer les radiateurs à eau de grande surface de chauffe ou le plancher chauffant qu'il faut associer à un chauffage d'appoint : cheminée à bois ou soufflage d'air chaud. Tout ceci n'est guère envisageable que pour une nouvelle construction.

Fonctionnement de la pompe à chaleur (en quelques lignes) :

On voit que les calories apportées par l'air extérieur ou l'eau du puits sont transférées au local via les deux échangeurs et le compresseur.

Eclairage

Pendant qu'on parle d'économies sur l'énergie, voyons un peu la question de l'éclairage.
Une pièce de l'ordre de 25 m2, aux couleurs claires, sera convenablement éclairée avec :

Le coût de l'éclairage est divisé par 3 environ à chaque étape. Quelques remarques.


NB. Il existe une alternative aux tubes fluos rectilignes, considérés comme disgracieux ; c'est le tube fluorescent circulaire ; mais ce tube et son support sont beaucoup plus chers que les tubes droits.
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