Introduction

Pour pouvoir parler de l’émetteur de chaleur, il faut faire le choix de la source « chaude » : l’air, l’eau, ou le sol dans le cas où la pompe à chaleur est à condensation directe.

La redistribution de température doit se faire à la température la plus basse possible (maximum 50 °C) car la PAC sera plus efficace. On peut effectuer cette redistribution soit par un chauffage à air pulsé, un chauffage par le sol ou mural, ou un chauffage à ventilo-convecteurs.


L’air comme source chaude

On utilise cette source chaude en général dans les PAC air/air.

L’air est pulsé dans un échangeur de chaleur fluide/air et chauffé par le fluide frigorigène comprimé jusqu’à 30 ou 40 °C. Il est ensuite  envoyé vers les pièces du bâtiment. L’avantage de cette source chaude est de répondre rapidement à la température demandée de par la faible inertie de l’air. Cet avantage devient un inconvénient au point de vue financier dans la mesure où il ne peut y avoir d’accumulation de chaleur pendant la nuit et donc aucun bénéfice des tarifs de nuit pour l’électricité.

Quatre types d’installations existent dans le cas où l’air est choisi comme source chaude :

  1. Installation compacte intérieure. Dans ce cas, il y a une conduite d’amenée et de rejet d’air extérieur vers l’évaporateur qui se trouve à l’intérieur du bâtiment. La PAC est installée près d’un mur extérieur. La traversée des conduites dans le mur est isolée et protégée contre la pluie.
  2. Installation compacte extérieure. La PAC est reliée au réseau de distribution d’air par des conduites isolées. Cette solution est coûteuse à cause du transfert des sources chaude ou froide.
  3. Système mono-split : ce système, d’une grande souplesse d’installation, permet de chauffer une seule pièce du bâtiment. Une ou deux unités intérieures (dans la même pièce) sont reliées à une unité extérieure unique qui traite l’air. L’évaporateur se trouve ainsi à l’extérieur et le condenseur à l’intérieur du bâtiment, ce qui permet à l’évaporateur d’être bien alimenté en air extérieur. Le fluide frigorigène doit passer à travers la paroi du bâtiment dans des conduites calorifugées et l’air chaud est distribué via des gaines de différents diamètres en fonction des débits et des pressions demandés. La quantité de fluide frigorigène présente dans ce système est supérieure aux deux systèmes précédents.
  4. Système multi-split : plusieurs pièces peuvent être chauffées, à l’aide d’un ou deux ventilo-convecteurs dans chacune d’entre elles. Il y a donc plusieurs condenseurs, mais toujours un unique évaporateur extérieur.

Les ventilo-convecteurs sont des émetteurs de chaleur qui fonctionnent dans ce cas-ci à « condensation directe » : le fluide frigorigène cède directement l’énergie thermique à l’air.

Le système split

Dans ce type de système :

  • l’évaporateur est placé à l’extérieur
  • le condenseur est placé soit dans un local technique où il est relié à un réseau de distribution, soit directement dans le local à chauffer, par exemple dans un ventilo-convecteur.

Le transfert de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur se fait par le fluide frigorigène qui traverse la peau du bâtiment dans des canalisations calorifugées.

Les systèmes split installés directement dans les locaux ont l’avantage de la souplesse d’installation : un simple réseau bitube est suffisant pour le transport du fluide frigorigène, on évite les intermédiaires puisque la PAC chauffe directement l’air du local, il ne faut pas d’accumulateur ni de régulation complexe d’un réseau hydraulique, … en contrepartie, ils présentent un plus grand risque de fuite de fluide frigorigène.

Lorsque l’on multiplie le nombre d’échangeurs de chaleur, on parle de système multi-split. Les différents échangeurs intérieurs, par exemple un par local, sont alors tous reliés à un (ou plusieurs) échangeurs de chaleur extérieur. Différentes « boucles » sont donc « juxtaposées » avec comme seule interconnexion la ou les unités extérieures.

Un condenseur commun et plusieurs unités intérieures = multi-split.

Exemple de système multi-split :

Un fournisseur propose une gamme standard d’installations multi-split complètes dont l’unité extérieure a une puissance frigorifique maximale allant de 1 à 11,5 kW et une puissance calorifique maximale de 0,9 à 17,2 kW, pour des débits d’air d’environ 2 100 m³/h.

La longueur maximale de tuyauterie autorisée va de 35 à 70 mètres au total selon l’unité extérieure choisie dans la gamme. Le branchement de plus de 4 unités intérieures par unité extérieure n’est pas possible.

Les unités intérieures peuvent être murales, en consoles, gainables ou en cassette 2 ou 4 voies. Leur puissance frigorifique varie entre 1 et 4,5 kW et leur puissance calorifique entre 1,1 et 6,4 kW.

Chaque unité intérieure accepte une longueur de tuyauterie de 25 m.

Le prix des groupes de condensation (unité extérieure) est entre 2 285 et 4 150 €, celui des unités intérieures de 585 à 2 235 € pièce.


L’eau comme source chaude

Dans ce cas, le fluide frigorigène comprimé donne sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur. La température de l’eau de condensation devant être la plus basse possible (entre 35 et 45 °C pour – 8 °C extérieurs), le chauffage par pompe à chaleur sera réalisé par un plancher chauffant à eau, par des ventilo-convecteurs à eau ou par des grands radiateurs à basse température.

Plancher chauffant à eau

Cette solution efficace procure un excellent confort thermique uniforme dans la pièce. La surface d’émission est suffisamment grande pour permettre une température faible : maximum 28 °C. Cette température permet d’éviter les problèmes de circulation dans les jambes. Cet émetteur de chaleur présente l’avantage (pour des constructions neuves) d’être complètement invisible et de dégager de la place aux murs par rapport aux radiateurs conventionnels.

Installation d’un plancher chauffant.

Le plancher chauffant est composé d’un réseau de tubes en polyéthylène enfouis dans du béton coulé, et montre une grande inertie thermique. Les réponses aux variations de température demandées sont donc lentes (de l’ordre de quelques heures). Le revêtement de sol doit présenter une résistance thermique faible, comme un carrelage ou un parquet (même si ce dernier a une résistance thermique plus élevée que le carrelage pour des épaisseurs égales). Pour obtenir une bonne transmission de la chaleur entre la couche de béton et l’ambiance, le parquet doit être de préférence collé. Dans tous les cas, il faut éviter les couches d’air car elles ont un effet isolant.

Le chauffage par plancher chauffant peut nécessiter un appoint. On peut également jouer sur la distance entre deux tubes pour avoir plus ou moins de puissance surfacique. Si on augmente la longueur de tube chauffant dans le sol, on peut diminuer la température de l’eau qui y circule pour un même confort thermique dans l’ambiance.

Murs chauffants

Les murs peuvent également être utilisés comme surface de chauffage. C’est parfois une meilleure solution dans le cas d’une rénovation.

Installation d’une cloison chauffante

Ventilo-convecteur à eau

Ce type de ventilo-convecteur est un échangeur qui transmet la chaleur de l’eau (chauffée dans le convecteur) à de l’air forcé à l’intérieur. C’est le même type d’appareil qu’un ventilo-convecteur à condensation directe, hormis le fait que le fluide chauffant est de l’eau et non un fluide frigorigène.

Cette solution permet la production de froid quand c’est nécessaire en été.

Radiateur basse température

Ces radiateurs, incompatibles avec des systèmes de chauffage autres que la PAC, contiennent de l’eau dont la température est de 40-50 °C. Cette température est nettement inférieure à celle des radiateurs conventionnels (70 – 90 °C), mais est néanmoins suffisante pour chauffer un local, car les radiateurs basse température sont de grandes dimensions. Ils peuvent être construits en fonte, en fonte d’aluminium ou en acier. Bien évidemment, cette solution n’est pas compatible avec l’installation d’une pompe à chaleur réversible (rafraîchissement et climatisation en été).


Le sol comme source chaude

Dans ce cas, le fluide frigorigène circule dans un réseau de tuyaux en cuivre dans le sol, c’est la solution « à condensation directe ». Il n’y a pas d’échangeur intermédiaire et les tubes constituent eux-mêmes le condenseur de la PAC.

La quantité de fluide frigorigène utilisée est importante, ce qui impose le respect de règles dans la vérification, la récupération des fuites, etc. La mise en place des tubes doit être réalisée par des personnes qualifiées pour éviter tout risque de fuite et afin de garantir l’efficacité de l’installation.