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EUROPE : Un nouveau rapport confirme que les pompes à chaleur peuvent fournir le chauffage le plus efficace dans de nombreux climats froids à travers le monde.

L'analyse suggère que, alors que la plupart des pays européens connaissent des hivers plus doux avec des températures minimales supérieures à -10°C, les pompes à chaleur peuvent être installées avec succès dans ces conditions sans se soucier de leurs performances ou sans avoir besoin d'une capacité de chauffage d'appoint.

Les travaux menés par des scientifiques du Royaume-Uni, de Belgique et d'Irlande analysent des études de terrain avec des données réelles sur les performances des pompes à chaleur à air. Les études révèlent que les pompes à chaleur à air standard peuvent maintenir des COP moyens entre 2 et 3 dans des climats doux et froids et que les pompes à chaleur à air pour climat froid peuvent atteindre des COP supérieurs à 1,5 à des températures extrêmement basses, même à -30°C. 

Les climats doux et froids sont définis comme ceux où les températures moyennes de janvier sont supérieures à -10°C, tandis que les climats extrêmement froids sont ceux où les températures moyennes sont inférieures à -10°C au cours du mois le plus froid.

La recherche s'est appuyée sur des données de performances brutes provenant d'une gamme de zones climatiques, de modèles de pompes à chaleur et de configurations de pompes à chaleur provenant de Suisse, d'Allemagne, du Royaume-Uni, des États-Unis, du Canada et de Chine. 

Essais

Les tests ont montré que lorsque la température extérieure était comprise entre 5°C et -10°C, le COP moyen pour tous les systèmes était de 2,74 et la médiane de 2,62.

Dans les climats extrêmement froids, définis comme des températures moyennes inférieures à -10°C et approchant -30°C, des pompes à chaleur spécialement conçues pour les climats froids et provenant d'entreprises leaders du marché ont été déployées. 

Des tests effectués en Finlande sur des modèles Mitsubishi et Toshiba ont tous deux fourni des COP supérieurs à 2, même à des températures aussi basses que -20°C. A -30°C, les COP étaient encore compris entre 1,5 et 2 pour le modèle Mitsubishi et 1 et 1,5 pour le modèle Toshiba.

Lors d’essais sur le terrain effectués au Minnesota, les performances des pompes à chaleur à air et à air pour climat froid à conduit central ont été mesurées sur quatre sites différents. Trois des sites ont affiché des COP compris entre 1 et 2 lors du fonctionnement de la pompe à chaleur uniquement en dessous de -12°C.

Des tests sur le terrain ont également été menés en Alaska par le laboratoire national d'Oak Ridge à l'aide d'une pompe à chaleur à air pour climat froid. Ces tests ont révélé que le COP restait relativement élevé, atteignant un COP de 2 à -25°C et de 1,8 à -35°C.

Améliorer l'efficacité

Les chercheurs suggèrent qu’il existe des stratégies pour améliorer les performances des pompes à chaleur dans les bâtiments, notamment en réduisant la température de refoulement de la chaleur. De nombreux systèmes de chauffage anciens et inefficaces, affirment-ils, ont des températures d'alimentation en eau relativement élevées, comprises entre 60°C et 70°C. Les réduire peut améliorer les performances de la pompe à chaleur. Dans les systèmes hydroniques, le remplacement d’un petit nombre de radiateurs pour abaisser la température d’alimentation en eau requise peut grandement améliorer l’efficacité de la pompe à chaleur.

Plusieurs études ont utilisé un chauffage de secours par résistance ou combustion – ou du moins l'avaient disponible au cas où cela s'avérerait nécessaire. Cependant, le chauffage d'appoint n'était généralement activé que lorsque la température extérieure descendait au-delà de -10°C ou moins. Au-dessus de -10°C, les pompes à chaleur étaient capables de fournir la chaleur requise avec un rendement relativement élevé.

Le rapport conclut que les inquiétudes concernant la nécessité d'un chauffage d'appoint dans les climats doux et froids pourraient être infondées et que le rôle des systèmes hybrides pourrait être limité. Cela soulève la question du rôle des systèmes hybrides dans les climats les plus froids, pas nécessairement en raison de leur efficacité énergétique, mais en raison de la capacité de production élevée des pompes à chaleur nécessaires à des températures très basses. 

Les chercheurs suggèrent qu’une voie intéressante pour poursuivre les recherches serait d’explorer la valeur spécifique des systèmes de chauffage de type hybride.

Bien que l'installation de pompes à chaleur à air spécifiques aux climats froids puisse réduire les performances par temps les plus froids, les chercheurs reconnaissent que les performances de ces unités peuvent souffrir lorsque les températures sont plus douces. 

Comme ils sont conçus plus spécifiquement pour les températures glaciales et les demandes de chauffage plus élevées, les composants tels que le détendeur et le compresseur peuvent avoir du mal à fonctionner à des débits inférieurs. 

Le rapport a été produit par Duncan Gibb, conseiller principal au Regulatory Assistance Project (RAP) à Bruxelles, le Dr Jan Rosenow, directeur et directeur des programmes européens au RAP et associé de recherche honoraire à l'Environmental Change Institute de l'Université d'Oxford ; Dr Richard Lowes, associé principal au RAP ; Professeur Neil Hewitt, directeur de l'école d'architecture et d'environnement bâti de Belfast à l'Université d'Ulster.