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Les énergies renouvelables

L'Air

L'air est la principale source d'énergie renouvelable, utilisée depuis des décennies dans les pompes à chaleur. Il contient des calories, en théorie jusqu'au zéro absolu (-273°C), et la technologie actuelle permet de les récupérer jusqu'à - 15°C extérieur. A l'origine destinés à produire du froid (réfrigérateur, chambre froide), les systèmes de pompe à chaleur ont été inversés afin de produire de la chaleur.

La majorité des systèmes sont maintenant réversibles.


Le Soleil

Le rayonnement solaire, en tapant sur des capteurs spécifiques disposés sur le toit ou dans le jardin, permet de récupérer de la chaleur qui peut être utilisée pour chauffer de l'eau - solaire thermique - ou pour produire de l'électricité - solaire photovoltaïque.

La quantité d'énergie récupérée dépend de la surface de capteurs, de la localisation géographique ainsi que de l'orientation. Le solaire thermique permet de subvenir à 30 a 70 % des besoins en eau chaude suivant ces paramètres, et le photovoltaïque peut être soit directement utilisé, soit revendu à un fournisseur d'énergie.

Ces systèmes s'auto-alimentent en énergie et ne nécessitent que peu d'entretien. 


 

Le sol 

Les calories présentes dans le sol peuvent être récupérées pour se chauffer, grâce à des capteurs enterrés.Deux types de captage sont possibles:

  • le captage horizontal  (aussi appelé sol-eau) comprend le même réseau à l'extérieur et un échangeur intermédiaire à l'intérieur permettant de réchauffer de l'eau, distribué au sol ou dans des radiateurs.
  • le captage vertical consiste à enterrer des capteurs dans des forages assez profonds (jusqu'à 100m) connecté à un échangeur intérieur. Souvent passé quelques dizaines de mètres on tombe sur de l'eau, on passe donc sur de l'hydrothermie.   

L'eau 

Il est possible de récupérer les calories de l'eau, si l'on dispose d'une nappe phréatique proche avec un débit suffisant et des autorisations nécessaires. La chaleur produite par l'échange thermique permet de chauffer l'eau de chauffage. On parle alors de système eau-eau. La température, positive et constante, de l'eau de nappe, permet d'obtenir des performances élevées, même par température extérieure négative.

Principe de fonctionnement d'une PAC

L'appareil, qui prélève de la chaleur à la source froide grâce au circuit de captage, dispose de quatre organes principaux (cf. schéma ci-dessous) :

 

1- Evaporateur : Au contact des calories du milieu de captage le fluide frigorigène se vaporise.

2- Compresseur : Il augmente la pression de cette vapeur, augmentant ainsi sa température.

3- Condenseur : Cette vapeur chaude transfère sa chaleur au circuit de chauffage en se condensant

4- Détendeur : Lors de la détente la pression et la température baissent pour revenir à l'état initial (1) 

Le COP

La performance énergétique d'un climatiseur ou d'une pompe à chaleur se traduit par le rapport entre la quantité de chaleur produite par celle-ci et l'énergie électrique consommée par le compresseur.

Ce rapport est le coefficient de performance (COP) de la pompe à chaleur. Plus le chiffre est élevé, plus le système est performant.

Il se définit comme le rapport entre le rapport entre l'énergie utile (chaleur restituée pour le chauffage) et l'énergie consommée (facturée).

Ex: un COP de 4 signifie que pour 1 kW d'électricité dépensée, le système produit 4 kW de chaleur

Cependant la température de mesure du COP varie selon les systèmes :  

  • Pour les systèmes Air/Air et Air/Eau, la température extérieure nominale est de +7°C
  • Pour les systèmes Eau/Eau, la température d'eau nominale est de +10°C
  • Pour les systèmes de type Sol/Sol ou Sol/Eau, il n'existe pas de norme d'essai mais des protocoles admis par la majorité des industriels, avec une température nominale du fluide à l'entrée de l'évaporateur de -5°C.

La pompe à chaleur

Par définition, une pompe à chaleur (PAC) est un système qui permet de transférer de la chaleur d'un milieu à un autre.

La pompe à chaleur est un équipement de chauffage dit à énergie renouvelable. La PAC prélève les calories présentes dans un milieu naturel (l'air, l'eau, la terre ou le sol) pour les transférer en les amplifiant vers un autre milieu, par exemple, un immeuble ou un  logement pour le chauffer.

Le réfrigérateur est le système de pompe à chaleur le plus connu. La chaleur y est transférée de l'intérieur du réfrigérateur vers l'extérieur où elle est évacuée.

Le terme de  pompe à chaleur est surtout utilisé pour les systèmes de chauffage domestique ou de chauffage de locaux tertiaire comme les bureaux.

La gamme de puissance de chauffage est large puisque la pompe à chaleur peut délivrer 2 kW de chauffage pour une pièce comme elle peut délivrer 200 kW ou plus pour un immeuble.

Une pompe à chaleur est caractérisée par son rendement COP ou coefficient de performance. Le COP est supérieur à 1 dans tous les cas et peut atteindre des valeurs de 3 à 5 dans les conditions les plus favorables.

Une pompe a chaleur peut fonctionner uniquement dans un sens pour produire du froid (climatiseur froid seul) ou du chaud (pompe à chaleur solaire) ou bien dans les deux sens (pompe à chaleur réversible). Une pompe à chaleur réversible produira du frais en été et de la chaleur en hiver.

Application des PACS

Les applications des systèmes de pompes à chaleur sont diverses et variées :

Production de froid :

  • Réfrigérateur
  • Climatiseur
  • Chambre froide
  • Caves
  • Refroidissement d'outils ou de machines...

Production de chaleur :

  • Chauffage résidentiel
  • Chauffage tertiaire
  • Serres
  • Piscines
  • Production d'eau chaude sanitaire ou d'électricité...

Régulation hygrométrique :

  • Déshumidification endroits humides
  • Piscines
  • Musées
  • Habitat bord de mer
  • Cave à cigares...

Les aides fiscales

La France, en tant que pays signataire des accords de Kyoto, s'est engagée à réduire ses émissions de gaz à effet de serre.
De plus, une politique d'économie d'énergie a été mise en place avec ses partenaires européens.
Pour cela, l'état encourage l'acquisition de systèmes à énergie renouvelable, qui diminuent la consommation énergétique et limitent les émissions de CO2.
Depuis les années 2000 l'état a mis en place un certain nombre de mesures fiscales incitatives quant à l'acquisition de systèmes à énergies renouvelables.

Le plus connu de ces avantages est le crédit d'impôt, où l'administration fiscale rembourse une partie du matériel au contribuable, selon certains critères. Il est aussi possible de bénéficier d'une exonération partielle ou totale de la taxe foncière de l'habitation equipée, sous certaines conditions.

Enfin, certaines subventions de l'ADEME,de l'ANAH ou du Conseil régional peuvent être sollicitées au cas par cas.

Pour de plus amples informations :

Conseil Régional - Région Champagne Ardennes 
ADEME  - Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'énergie
ANAH - Agence Nationale de l'Habitat 
PACT - Réseau associatif au service de l'habitat en France