Une pompe à chaleur haute température délivre une eau de départ à 65–80 °C au lieu des 35–55 °C pour lesquels une unité standard est conçue, et peut donc remplacer une chaudière sans changer les radiateurs. Exploitée en permanence à une température de dimensionnement de 65 °C, son COP saisonnier serait d'environ 2,5 à 2,9 ; mais avec une loi d'eau, elle n'a besoin de 65–70 °C que les jours les plus froids et passe l'essentiel de la saison à 40–45 °C, ce qui explique que le suivi de terrain au Royaume-Uni ait constaté un rendement réel comparable à celui des unités basse température. La plupart atteignent ces températures avec du R290 (propane) ou un compresseur EVI.
Qu'est-ce qui définit une pompe à chaleur haute température ?
Une pompe à chaleur haute température est une machine conçue pour délivrer en continu une eau de départ à 65–80 °C, plutôt que les 35–55 °C pour lesquels une unité air/eau standard est optimisée. Ce seul chiffre suffit à la définir : le même cycle à compression de vapeur, mais avec un fluide frigorigène, un compresseur et une enveloppe de pression choisis pour que la température de condensation puisse monter sans que la machine ne réduise sa puissance ou ne se mette en défaut.
Trois voies y mènent. Le R290 (propane) a une température critique de 96,7 °C et se comporte bien aux pressions de condensation élevées, ce qui explique qu'il domine les nouvelles unités domestiques à 70–75 °C. Un compresseur EVI injecte de la vapeur en cours de compression, ce qui augmente à la fois la température de sortie et la puissance par temps froid, mécanisme à l'origine des modèles Varm Up Series EVI de Solimpeks, donnés pour un fonctionnement jusqu'à −30 °C de température ambiante. Les machines en cascade superposent deux circuits frigorifiques et atteignent 80 °C et au-delà, au prix de deux compresseurs à entretenir.
Que coûte la température supplémentaire en rendement ?
À température de dimensionnement fixe, environ un tiers d'électricité en plus qu'un système à 45 °C dans la même maison, car le rendement est régi par l'écart entre la source et la sortie. En pratique, la loi d'eau supprime l'essentiel de cet écart, comme l'explique la note sous le tableau.
| Température de départ de dimensionnement | COP saisonnier réaliste (aérothermique) | Électricité pour 12 000 kWh de chaleur |
|---|---|---|
| 35 °C | 4,0 – 4,5 | 2 700 – 3 000 kWh |
| 45 °C | 3,5 – 4,0 | 3 000 – 3 400 kWh |
| 55 °C | 2,9 – 3,3 | 3 600 – 4 100 kWh |
| 65 °C | 2,5 – 2,9 | 4 100 – 4 800 kWh |
| 75 °C | 2,1 – 2,5 | 4 800 – 5 700 kWh |
La précision importante est que le tableau décrit la température de départ de dimensionnement. Une unité haute température fonctionnant avec une véritable loi d'eau ne produit du 70 °C que les deux ou trois jours les plus froids de l'année et reste à 40–45 °C pendant l'essentiel de la saison. C'est pourquoi le suivi britannique Electrification of Heat a constaté que les unités aérothermiques haute température affichaient dans de vrais logements des rendements comparables à ceux des unités basse température : on leur demandait rarement leur maximum.
Quand une pompe à chaleur haute température est-elle la bonne réponse ?
- Bâtiments classés et patrimoniaux où les radiateurs, la tuyauterie et les revêtements de sol ne peuvent réellement pas être modifiés.
- Remplacements directs de chaudière dans un calendrier serré, où l'intérêt de ne pas refaire la plomberie de la maison l'emporte sur l'écart de coût d'exploitation.
- Tuyauterie de faible section (microbore) qui ne peut pas acheminer le débit qu'exige une conception basse température ; un écart de température plus élevé déplace moins d'eau pour les mêmes kilowatts.
- Eau chaude tertiaire dans les hôtels, maisons de retraite et immeubles collectifs où de longs bras morts et des volumes stockés imposent 60 °C et plus sans résistance électrique.
- Émetteurs haute température existants, tels que des ventilo-convecteurs ou des aérothermes qui n'ont jamais été dimensionnés pour 45 °C.
Là où agrandir trois ou quatre radiateurs est simple, une conception basse température standard coûtera généralement encore moins cher à l'usage. Voir ai-je besoin de radiateurs plus grands pour une pompe à chaleur ? : une mise à niveau des émetteurs est un coût ponctuel qui abaisse la température de départ chaque hiver par la suite, et une unité haute température avec loi d'eau en profite aussi.
Un système bivalent est-il un meilleur compromis ?
Parfois. Un système bivalent conserve la chaudière existante pour les quelques pour cent d'heures les plus froides et laisse une pompe à chaleur standard couvrir tout le reste à basse température de départ. Il évite à la fois la pénalité haute température et la mise à niveau des émetteurs, au prix de l'entretien de deux générateurs de chaleur et, de plus en plus, de dispositifs d'aide qui ne financent pas un système où une chaudière fossile subsiste. Là où une pompe à chaleur doit assurer toute la charge dans un bâtiment non améliorable, la machine haute température est le choix honnête.
Que vérifier sur un devis haute température ?
Demandez la performance déclarée à votre point de dimensionnement, pas à A7/W35. Une unité affichant un COP de 4,8 à A7/W35 peut n'en afficher guère que la moitié à A−7/W65, et les deux chiffres sont vrais. Vérifiez ensuite quatre points : le fluide frigorigène et son PRG (potentiel de réchauffement global, GWP), car le règlement européen F-Gas ferme progressivement la porte aux alternatives à PRG élevé ; la charge de propane et la zone de dégagement qu'elle impose autour de l'unité ; si 70 °C est disponible à −7 °C ou seulement par temps doux ; et si le serpentin du ballon est dimensionné pour le débit que l'unité produit réellement.
Questions fréquentes
Quelle est la température maximale qu'une pompe à chaleur peut produire ?
Les unités domestiques au R290 atteignent un départ de 70–75 °C, les machines en cascade et au CO₂ atteignent 80 °C et plus, et les pompes à chaleur industrielles haute température dépassent 100 °C. Chaque degré supplémentaire coûte du rendement : le maximum est donc une capacité à utiliser avec parcimonie, non un réglage à tenir tout l'hiver.
Les pompes à chaleur haute température fonctionnent-elles avec de vieux radiateurs ?
Oui, c'est leur raison d'être. À 65–70 °C, un radiateur existant de l'époque de la chaudière délivre une puissance proche de sa puissance catalogue d'origine : un remplacement à l'identique est donc possible sans changer les émetteurs. Avec une loi d'eau, l'unité ne fonctionne à cette température que les jours les plus froids, et l'écart de coût d'exploitation reste modeste.
Les pompes à chaleur haute température sont-elles moins efficaces ?
À leur température de sortie maximale, oui : attendez-vous à un COP saisonnier de 2,5 à 2,9 à 65 °C contre 3,5 à 4,0 à 45 °C. Utilisées avec une loi d'eau, elles passent l'essentiel de l'année à des températures modérées, et le suivi de terrain au Royaume-Uni a constaté un rendement réel comparable à celui des unités basse température.
Le R290 (propane) est-il sûr dans une pompe à chaleur domestique ?
Oui, lorsqu'il est installé selon les règles de dégagement et de ventilation du fabricant. Le R290 est inflammable : les charges sont donc limitées et une zone définie autour de l'unité extérieure doit rester libre de toute évacuation, ouverture et source d'inflammation. Il est utilisé en extérieur dans des unités monobloc précisément pour garder le fluide frigorigène hors du bâtiment.