Aéro, géo ou aquathermie ?


 

Afin d'assurer les transfert thermiques, les pompes à chaleur utilisent la chaleur spécifique de la matière.

Cette matière peut être l'air (aérothermie), le sol (géothermie) venant du grec "géo" désignant le sol,  ou enfin l'eau (aquathermie) venant du latin "aqua"     

               

 

Type de pompe à chaleur

Hypothèses

     Aérothermie (air)

   Géothermie (sol)

Aquathermie (eau)

Tc moyenne source chaude

(θ condensation )

30 °C ( 303 K)

40 °C ( 313 K)

50 °C ( 323K)

 

θ extrêmes source froide

Température ambiante  -10°C  abaissée à   - 20°C

Température de l'eau glycolée
départ  - 10°C   

retour   + 4°C 

θ de l'eau aspirée 11°C  supposée rejetée à 3°C dans la nappe phréatique

Tf moyenne source froide

(θ évaporation)

-15 °C ( 258 K)

-3 °C ( 270K)

7 °C ( 300 K)

 

 Remarques

En hiver, on refroidi l’air ambiant  qui est pourtant déjà froid et on le réchauffe  encore un peu plus en été (Pour assurer la climatisation avec les PAC air-air)

Des tubes en polyéthylène dans lesquels circule de l’eau glycolée refroidissent le sol par conduction

On refroidi la nappe phréatique en rejetant dans celle-ci une eau plus froide

COP théorique   2)

6,7 1)

7,3

14

Limitation

Utilisation courante pour le chauffage individuel avec climatisation en zone H3 et en bordure de l'océan atlantique avec les PAC air-air 3)

et en zone H1a  avec les

PAC air-eau haute température.

Commence aussi plus timidement à faire son apparition dans la rénovation pour le chauffage collectif. en relève de la combustion, l'évaporateur étant alors implanté sur la terrasse de l'immeuble.

Zone rurale seulement.
pour le
chauffage individuel.

Zone rurale et urbaine. Présence d’eau dans le sous sol nécessaire.

Inconvénients/ avantages

Dispositif relativement bruyant et diminution du rendement par temps très froid / Système réversible (climatisation)

Terrassement sur une surface de terrain sensiblement égale à deux fois la surface habitable /  rendement amélioré par rapport à l’air

Mise en œuvre plus contraignante / Le meilleur dispositif en terme de rendement et de rentabilité


1)
Par exemple COP théorique = Tc / (Tc - Tf)  soit avec Tc = (273 + 30)/ [(30-(-15)] = 303/45 = 6,7


2)
Comme rien n’est parfait sur ce bas monde, pas même les gaz, les COP pratiques sont sensiblement divisés par deux par rapport aux valeurs théoriques

 

3) PAC air-air de 3,8 kW

 

Les deux sous ensembles évaporateur et condenseur disposés à l'intérieur et à l'extérieur du logement sont reliés par des flexibles auto-obturant facilitant l'implantation.

La puissance thermique en mode climatisation est proche de celle obtenue en mode chauffage  (3,3 kW pour 3,8 kW)
 

La puissance électrique installée de 1,5 kW (230 V monophasé) est en rapport avec le COP moyen proche de 3

Malgré un débit d'air assez important (voisin de 500 m3/h)  le niveau sonore de l'ensemble est modéré (54 dB(A) pour l'unité extérieure et 45  dB(A) pour l'unité intérieure au logement.

Concernant le fluide caloporteur 1,3 kg de R410a suffise à assurer les transferts thermiques.
   La fabrication en série permet de réduire les prix