Un aperçu des tendances en matière de technologie des thermopompes

by Matthew Buckstein | October 16, 2017 3:16 pm

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Par Geoffrey Pelsise

Les thermopompes ont la cote pour chauffer les piscines en Floride et au Québec depuis plusieurs années. En fait, la tendance s’étend maintenant à l’Ontario. Un nombre croissant de propriétaires de piscine choisissent une thermopompe avant les chauffe-eau utilisant le propane, le gaz naturel, l’huile ou l’électricité pour plusieurs raisons, y compris les coûts d’exploitation, l’impact environnemental et le rendement global.

Alors que l’été tire à sa fin, certains propriétaires de piscine, qui avaient été attirés par le prix peu élevé d’un chauffe-eau utilisant un combustible fossile, vont sûrement analyser leurs factures énergétiques du printemps et de l’été, puis ils penseront qu’ils auraient pu économiser afin de prolonger leur saison de baignade. Les propriétaires qui ont acheté une thermopompe sont moins susceptibles de le regretter, car leurs factures énergétiques peuvent avoir coûté aussi peu qu’un cinquième des coûts d’un chauffe-eau traditionnel.

Qu’est-ce qu’une thermopompe et comment fonctionne-t-elle?

La thermopompe fait le contraire d’un climatiseur en pompant l’air chaud ambiant directement dans la piscine (voir l’Illustration 1). L’électricité qu’utilise l’appareil ne sert pas à chauffer l’eau directement; elle sert à faire fonctionner un compresseur et un ventilateur qui permettent de transférer l’énergie thermique de l’air ambiant à l’eau de la piscine.

Le processus est contrôlé par un simple afficheur numérique, qui permet de régler la température de la piscine de 18 à 35 C (65 à 95 F).

Efficacité par rapport au rendement

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Un chauffe-eau traditionnel à l’électricité, au propane ou au gaz naturel est considéré comme ‘efficace’ quand 80 pour cent des kilowatts (kW) ou BTU (British thermal units) d’énergie sont transformés en énergie thermique.

Le coefficient de performance (COP) du chauffe-eau d’une piscine mesure le lien entre la chaleur générée et l’énergie requise pour y arriver. Un COP de sept signifie que pour chaque dollar d’électricité utilisé, le propriétaire obtient l’équivalent de sept dollars d’énergie thermique pour sa piscine. Ce processus se base sur le principe de la thermodynamique, qui permet de produire l’une des énergies thermiques les plus performantes sur le marché. Par comparaison, et en simplifiant les différences, un COP de sept est l’équivalent d’un rendement de 700 pour cent.

Pour la majorité des propriétaires, comparer 95 pour cent à 700 pour cent rend le choix assez simple et voilà une bonne raison de parler de thermodynamique. Une façon simple d’expliquer le fonctionnement d’une thermopompe comme un « climatiseur inversé », c’est que le gaz chauffe lorsqu’il est compressé et se refroidit quand il est relâché. L’énergie thermique est transférée du gaz compressé chauffé à l’eau de la piscine à l’aide de la thermopompe. Puisque l’électricité sert à faire fonctionner le compresseur et le ventilateur, au lieu du traditionnel élément chauffant, il faut jusqu’à sept fois moins d’énergie pour obtenir le même résultat en matière de chaleur.

Les thermopompes plus avancées d’un point de vue technologique ont recours à un système de ventilation intelligent qui maximise le rendement énergétique de chauffage de la piscine en fonction de la température ambiante.

La solution viable pour toutes les situations

Les thermopompes peuvent fonctionner à une température aussi basse que 5 C (41 F); mais plus il fait chaud à l’extérieur, mieux c’est, car la thermopompe transfert l’énergie thermique de l’air ambiant à l’eau de la piscine.

Premièrement, il est important d’acheter un appareil de la bonne taille pour la piscine. En général, il faut compter sur un minimum d’un ou deux Btu d’énergie par litre d’eau dans la piscine. Lorsque c’est possible, il est recommandé de choisir un appareil qui répond aux exigences minimales du propriétaire. Les thermopompes plus puissantes offrent de nombreux avantages : elles fonctionnent moins longtemps, elles permettent d’atteindre la température désirée plus rapidement et elles peuvent aussi maintenir la bonne température plus tard dans la saison.

Comparaison des coûts

Ce tableau illustre les économies potentielles de coûts d’une thermopompe par rapport à un chauffe-eau au gaz naturel ou au propane.

Schéma 2 : Coûts de chauffage
Installation	Thermopompe	Chauffe-eau au gaz naturel	Chauffe-eau au propane
Rendement	120 000 BTU/heure	232 000 BTU/heure	198 000 BTU/heure
Efficacité	Thermopompe COP6	82 pour cent	80 pour cent
Coût par :	kW = 0,15 $	Million BTU = 13,40 $	Litre de propane = 0,60 $
Délai initial de chauffage (heures)	28	14	17
Coût initial pour chauffer la piscine	24,22 $	54,34 $	100,88 $
Coût par jour pour maintenir l’eau à la température désirée	4,54 $	10,19 $	18,92 $
Utilisation par jour (heures)	5	3	3
Coût par saison	569 $	1 280 $	2 371 $
Coût différentiel par saison	—	711 $	1 802 $
*Il s’agit de données approximatives basées sur les calculs pour une piscine de 75 000 L (19 813 gal) et selon les températures moyennes de juin à août.

Retour sur votre investissement

Si vous regardez les coûts de chauffage dans le tableau (Illustration 2), il est facile de constater l’énorme différence entre les coûts d’exploitation annuels selon le type d’appareil utilisé. Il existe également des différences au niveau des coûts énergétiques locaux pour l’électricité, le propane et le gaz naturel, ainsi que des préférences personnelles pour la température désirée et, bien sûr, de la forme et la taille de la piscine.

Toutefois, en prenant tout en considération, ce n’est qu’une question de temps avant que les coûts énergétiques mensuels plus bas finissent par couvrir le coût initial plus élevé de la thermopompe. Dans la majorité des cas, cela prend de deux à cinq ans.

Technologie verte

Faire le bon choix pour l’environnement ne dépend pas seulement des propriétaires de piscine. Par exemple, les thermopompes ne brûlent pas de propane, de gaz naturel ou d’huile, ce qui évite de rejeter des gaz à effet de serre dans l’air, et c’est la préférence de plusieurs fournisseurs énergétiques. Une autre raison pour laquelle un propriétaire de piscine peut choisir une thermopompe électrique au lieu d’un appareil au gaz, c’est que 99 pour cent[3] de l’électricité produite au Québec est hydroélectrique (sans carbone). De plus, selon Hydro-Québec, les taux d’électricité de la province sont parmi les plus bas en Amérique du Nord. Par exemple à Montréal, le prix pour les clients résidentiels est de 100 $ pour 1 000 kWh/mois[4]. Une thermopompe électrique qui transforme chaque kilowatt de puissance en sept kilowatts de chaleur est donc très efficace et l’une des options les plus écologiques pour le propriétaire de la piscine.

Efficacité globale

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Les thermopompes qui présentent le meilleur rapport coût-efficacité peuvent maximiser le rendement de tout le système pour la piscine si elles sont associées à d’autres appareils très performants, comme une pompe à vitesse variable. La combinaison de ces systèmes a du sens, car la thermopompe est plus efficace si le débit d’eau est plus élevé; cependant, faire fonctionner le système de cette façon 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, n’est pas très performant en raison de la perte en énergie. Par conséquent, la pompe à vitesse variable augmente le débit d’eau lorsque l’eau est chauffée activement et quand la température désirée est atteinte, le débit d’eau est réduit, ce qui permet d’économiser en coûts énergétiques.

En diminuant le temps de fonctionnement de la pompe à haut débit, le système est moins bruyant, ce qui est un autre avantage de cette technologie. C’est idéal dans les quartiers où les maisons sont rapprochées ou les municipalités dont les règlements concernant le bruit sont plus sévères. En général, la réduction du bruit est un sujet de plus en plus important en Amérique du Nord et les fabricants de thermopompes investissent beaucoup de ressources en recherche et développement à cet effet. Donc, les meilleurs appareils ne produisent qu’un niveau de bruit de seulement 50 à 55 décibels.

Cela dit, les propriétaires de piscine ne doivent pas s’étonner si les plus grands fabricants de thermopompes et les installateurs leur suggèrent de combiner le nouveau dispositif à une pompe à vitesse variable pour maximiser le rendement.

Toutefois, ce que vous devez vous assurer quand vous cherchez le prix de ces appareils complémentaires, c’est s’ils peuvent fonctionner l’un avec l’autre. Certains fabricants peuvent même offrir des modes d’opération uniques et simples qui permettent à la thermopompe de communiquer avec la pompe à vitesse variable. Quand ils fonctionnent bien ensemble, la vitesse de la pompe s’ajuste automatiquement en fonction des besoins de la thermopompe (soit un débit d’eau plus élevé en mode chauffage). La pompe à vitesse variable peut aussi réduire le débit et, bien sûr, le niveau de bruit quand la thermopompe n’a pas besoin de fonctionner.

Les propriétaires de piscine qui cherchent un rendement encore plus élevé peuvent ajouter un moteur refroidit à l’eau. Celui-ci contribue à chauffer l’eau de la piscine sans coûts additionnels, car le moteur récupère la chaleur et la retourne dans l’eau de la piscine.

Facile à installer et à positionner

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Contrairement aux systèmes au gaz naturel ou au propane, il n’est pas nécessaire d’installer une ligne de gaz dans la cour avec une thermopompe. Ni d’installer un grand réservoir pour le propane. Certains propriétaires peuvent confondre thermopompe et chauffage géothermique; toutefois, les thermopompes sont autonomes et ne nécessitent que des raccords avec le système de circulation de l’eau. D’autre part, le chauffage géothermique nécessite souvent beaucoup d’excavation ou de forage.

La thermopompe ne requiert que deux raccords : une pour l’électricité (habituellement le 220 V) et l’autre vers la pompe à vitesse variable, normalement un raccordement à sec (au besoin). Puis la thermopompe est branchée à la ligne d’eau assez facilement; une conduite de dérivation à raccordement rapide est recommandée pour faciliter le nettoyage, l’entretien et l’hivérisation.

Puisque la thermopompe utilise la chaleur de l’air ambiant, l’appareil doit être placé à l’extérieur dans un endroit ouvert. S’il y a un endroit autour de la piscine qui est très ensoleillé, ou particulièrement chaud en été, ce peut être parfait pour y installer l’appareil pour maximiser son rendement. Et un effet intéressant, c’est que la zone autour de la thermopompe sera en fait plus fraîche quand le dispositif fonctionne.

La thermopompe devrait être installée le plus loin possible des murs et des clôtures avec un espace libre d’au moins 300 mm (12 po). Une meilleure circulation de l’air autour de la thermopompe améliorera son rendement en augmentant l’air chaud ambiant pouvant être transféré à la piscine.

Hivérisation

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Quand vient le temps de fermer la piscine pour la saison, il est simple de protéger et de préparer la thermopompe pour l’hiver. La première étape est de fermer le disjoncteur électrique. Puis, débranchez les raccords de dérivation et faites basculer l’appareil sur le côté pour vous assurer de vider toute l’eau. Comme toute autre pièce d’équipement de la piscine, il faut essentiellement vider le maximum d’eau de la tuyauterie dans les régions où la température baisse sous zéro l’hiver. Finalement, les entrée et sortie d’eau doivent être recouvertes ou bloquées pour éviter que la poussière, l’eau ou les petits animaux entrent dans l’appareil pendant l’hiver.

C’est le temps de magasiner

En raison des nombreux avantages des thermopompes, il n’est pas surprenant de constater que de plus en plus de propriétaires se tournent vers ces systèmes pour chauffer leur piscine. Les détaillants peuvent facilement vendre les thermopompes en raison de leur efficacité et de leur rendement, car elles réduisent de façon significative les coûts de chauffage de l’eau (jusqu’à 75 pour cent dans certains cas).

Finalement, l’achat d’une thermopompe répond au besoin des propriétaires qui veulent faire des choix plus ‘verts,’ et qui souhaitent être fiers du système d’exploitation de leur piscine. Dans une société qui s’éloigne des énergies à base de carbone, les thermopompes constituent une option plus rentable en matière de rendement énergétique.

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Geoffrey Pelsise est vice-président de la recherche et du développement chez Nirvana Heat Pumps Inc., un fabricant de thermopompes situé à Grand-Mère, Québec. Il cherche à développer des technologies à haut rendement énergétique pour les piscines. Il travaille au sein de cette compagnie depuis sept ans. On peut le joindre par courriel à gpelsise@nirvanahp.com.

Source URL: https://www.piscines-spas.ca/un-apercu-des-tendances-en-matiere-de-technologie-des-thermopompes/

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