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Les pompes à chaleur font fureur dans un monde qui doit réduire rapidement les émissions de carbone tout en réduisant les coûts énergétiques. Dans les bâtiments, ils remplacent le chauffage des locaux et le chauffage de l'eau – et fournissent un refroidissement en prime.

Une pompe à chaleur extrait la chaleur de l'extérieur, la concentre (à l'aide d'un compresseur électrique) pour augmenter la température et pompe la chaleur là où elle est nécessaire. En effet, des millions de foyers australiens disposent déjà de pompes à chaleur sous forme de réfrigérateurs et de climatiseurs à cycle inversé achetés pour le refroidissement. Ils peuvent également chauffer et économiser beaucoup d'argent par rapport à d'autres formes de chauffage !

Même avant les restrictions sur l'approvisionnement en gaz russe, de nombreux pays européens déployaient des pompes à chaleur – même dans les climats froids. À présent, les politiques gouvernementales accélèrent le changement. Les États-Unis, qui ont eu du gaz très bon marché ces dernières années, se sont joints à la ruée : le président Joe Biden a a déclaré les pompes à chaleur sont "indispensables à la défense nationale" et ont ordonné la montée en puissance de la production.

Le gouvernement ACT encourage l'électrification des bâtiments à l'aide de pompes à chaleur et compte tenu de la législation de rendre cela obligatoire dans les nouveaux développements domiciliaires. Le gouvernement victorien a récemment lancé un Feuille de route de substitution au gaz et recadre ses programmes incitatifs vers les pompes à chaleur. D'autres États et territoires sont également en train de revoir leurs politiques.

Quelle est l'importance des économies d'énergie ?

Par rapport à un radiateur soufflant électrique ou à un service d'eau chaude électrique traditionnel, je calcule qu'une pompe à chaleur peut économiser de 60 à 85 % sur les coûts énergétiques, ce qui est similaire à Estimations du gouvernement ACT.

Les comparaisons avec le gaz sont délicates, car les rendements et les prix de l'énergie varient beaucoup. En règle générale, cependant, une pompe à chaleur coûte environ moitié moins cher pour le chauffage que le gaz. Si, au lieu d'exporter votre production solaire excédentaire sur le toit, vous l'utilisez pour faire fonctionner une pompe à chaleur, je calcule qu'elle sera jusqu'à 90 % moins chère que le gaz.

Les pompes à chaleur sont également bonnes pour le climat. Mes calculs montrent qu'une pompe à chaleur typique utilisant l'électricité australienne moyenne du réseau réduira les émissions d'environ un quart par rapport au gaz et des trois quarts par rapport à un ventilateur électrique ou un panneau chauffant.

Si une pompe à chaleur à haut rendement remplace un chauffage au gaz inefficace ou fonctionne principalement à l'énergie solaire, les réductions peuvent être beaucoup plus importantes. L'écart se creuse à mesure que l'électricité renouvelable à zéro émission remplace la production de charbon et de gaz, et que les pompes à chaleur deviennent encore plus efficaces. Données : Feuille de route de l'État de Victoria pour la substitution du gaz 2022, CC BY

Comment fonctionnent les pompes à chaleur ?

Les pompes à chaleur disponibles aujourd'hui atteignent une efficacité de 300 à 600 %, c'est-à-dire que pour chaque unité d'électricité consommée, elles produisent de trois à six unités de chaleur. Les pompes à chaleur peuvent également fonctionner dans des conditions de gel.

Comment est-ce possible, alors que l'efficacité maximale des radiateurs électriques et à gaz traditionnels est de 100 % et que l'air froid est froid ?

Ce n'est pas de la magie. Pensez à votre réfrigérateur, qui est une petite pompe à chaleur. À l'intérieur du réfrigérateur se trouve un panneau froid appelé évaporateur. Il absorbe la chaleur des aliments chauds et d'autres sources, car la chaleur circule naturellement d'un objet plus chaud vers un objet plus froid. Le moteur électrique sous le réfrigérateur entraîne un compresseur qui concentre la chaleur à une température plus élevée, qu'il déverse dans votre cuisine. Les côtés et l'arrière d'un réfrigérateur typique se réchauffent lorsque cela se produit. Ainsi, votre réfrigérateur refroidit les aliments tout en chauffant un peu la cuisine.

Une pompe à chaleur obéit aux lois de la thermodynamique qui lui permettent de fonctionner à des rendements de 200 % à plus de 1,000 XNUMX % en théorie. Mais plus la différence de température est grande, moins la pompe à chaleur est efficace.

 Si une pompe à chaleur doit puiser de la chaleur dans l'environnement, comment peut-elle fonctionner par temps froid ? N'oubliez pas que votre réfrigérateur garde le compartiment congélateur froid tout en pompant de la chaleur dans votre cuisine. Les lois de la physique sont en jeu. Ce que nous ressentons comme une température froide est en fait assez chaud : tout est relatif.

L’espace extra-atmosphérique est proche d’une température connue sous le nom de zéro absolu, zéro degré Kelvin ou –273 ?. Donc une température de 0 ? (à laquelle l'eau gèle), ou même la température recommandée du congélateur de -18 ?, est en fait assez chaude par rapport à l'espace.

Le principal problème d'une pompe à chaleur par temps « froid » est que de la glace peut se former sur son échangeur de chaleur, car la vapeur d'eau dans l'air se refroidit et se condense, puis gèle. Cette glace bloque le flux d'air qui fournit normalement l'air « chaud » à la thermopompe. Les pompes à chaleur peuvent être conçues pour minimiser ce problème.

Comment choisir la bonne pompe à chaleur pour votre maison ?

La sélection d'une pompe à chaleur appropriée (plus communément appelée climatiseur à cycle inversé) peut être délicate, car la plupart des conseillers ont l'habitude de discuter des options de gaz. Des ressources telles que votremaison.gov.au, choice.com.au et la populaire page Facebook Ma maison électrique efficace peut aider.

Tous les appareils ménagers doivent être munis d'étiquettes énergétiques (voir energyrating.gov.au): plus il y a d'étoiles, mieux c'est. L'indépendant FairAir Le calculateur Web vous permet d'estimer les besoins en chauffage et en climatisation d'une maison et la taille nécessaire pour maintenir le confort.

Les pompes à chaleur plus grosses sont plus chères, donc un surdimensionnement inutile peut coûter beaucoup plus cher. De plus, l'isolation, l'étanchéité des courants d'air et d'autres mesures d'efficacité du bâtiment vous permettent d'acheter une pompe à chaleur plus petite et moins chère qui consommera encore moins d'énergie et offrira un meilleur confort.

Lorsque vous utilisez une pompe à chaleur, il est très important de nettoyer son filtre tous les quelques mois. Un filtre bloqué réduit l'efficacité et la puissance de chauffage et de refroidissement. Si vous avez une pompe à chaleur plus ancienne qui ne produit plus autant de chaleur (ou de refroidissement), il se peut qu'elle ait perdu du réfrigérant et qu'elle ait besoin d'être rechargée.

A propos de l'auteur

Alan Poires, Chercheur principal de l'industrie, Université RMIT

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.