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INTERVIEW : 
le 8/11/2006 16:20:00 (28969 lectures)

Bruno Béranger, un de nos amis, membre illustre du forum vient de sortir en librairie un ouvrage très didactique sur les pompes à chaleur.
Guide pratique indispensable pour tout connaître sur les pompes à chaleur. Les économies, les choix, les différents systèmes existants sur le marché... Leurs avantages et leurs inconvénients... Tout ce qu'il faut savoir avant de passer à des systèmes de chauffage plus écologiques !

Nous avons interviewé Bruno pour qu'il nous parle de sa vision sur ce domaine et nous présente son livre.


Bonjour Bruno, peux-tu te présenter, quel a été ton parcours tant professionnel que personnel pour t'amener à t'intéresser aux pompes à chaleur et à la thermodynamique en général ?

J'ai 41 ans, je suis marié et j'ai une petite fille de 7 ans (elle a su bien parler assez tôt mais il lui manque toujours dans son vocabulaire le mot "chaudière" !! Par contre, elle sait ce qu'est une PAC !).
Mon métier, c'est l'électronique de puissance, l'électronique analogique et aussi l'électrotechnique. J'ai un DEST en électronique (équivalent BAC+4 en cours du soir). Je suis donc concepteur électronicien dans un grand groupe industriel français, fabricant de matériel électrique.
En plus du passé technique familiale, vers 1997-98 je me suis auto-formé sérieusement en génie frigorifique par des cours internet (gratuits à l'époque) et avec des bouquins. En parallèle j'ai attaqué les travaux pratique ...

Coté loisir, je me suis intéressé aux véhicules électriques ('cause électronique de puissance) et j'ai pu acheter une Saxo électrique et un Partner électrique.

En tant que bricoleur - qui aime ça - , j'ai aménagé un Trafic en mini camping-car.

Coté sports, j'aime le windsurf dans le grosses vagues (vu où j'habite je ne navigue pas si souvent ...), je fais un peu de VTT et beaucoup de ski (piste pour apprendre à la p'tite, sinon rando). Vous avez vu mon joli bonnet sur le forum ? Qui saura le reconnaître ?

Voici une photo de bibi dans mon terrain de jeu : un sommet de la chaîne de Belledonne atteint en ski de randonnée.

Vu que les journée ne durent que 24 h et que je suis un gros dormeur, il m'a fallu trouver un peu de temps pour toutes ces activités extra-professionnelles : je travaille donc a 4/5; c'est à dire que j'ai tous les vendredis de libre : extra !


Qu'est-ce qui t'a amener à cette "passion" ?

Dès 1980 (j'avais 15 ans) mon Père a décidé de construire une PAC eau/eau. Je me souviens qu'à cette époque le plein de fuel coûtait largement plus qu'un mois de son salaire ! Les PAC air/eau avaient une très mauvaise réputation (justifiée d'ailleurs) c'est pour cela que mon Père s'est orienté vers la solution eau/eau. Le problème fut de trouver de l'eau sur un coteau argilo-calcaire : plusieurs sourciers se sont succédé ... et un puits a été creusé là où tous (ou presque) déclaraient qu'il y avait de l'eau vers 15-20 m. Mon Père a finalement creusé jusqu'à 35 m de profondeur (à la main si !!) pour avoir une réserve tampon suffisante (20 m d'eau sur un diamètre de 1 m).

Ensuite il a construit la PAC selon les recommandations d'un de ses collègues spécialiste en thermodynamique : les galères furent pour trouver à acheter le matériel en tant que particulier. Le marché était encore plus verrouillé que maintenant bien qu'il n'existait pas de réglementations concernant les fluides frigorigènes (du moins pour le R22).

Bref, sa PAC a bien marché avec un COP de 3 tout compris et associée à un tarif EJP, avec la vieille chaudière fuel en relève pour les 22 jours de courant cher, les économies sont réelles ! Le compresseur a rendu l'âme en fin d'hiver dernier après 27000 h de fonctionnement !

Cette expérience réussie m'a évidemment marqué et j'ai naturellement opté pour un chauffage par PAC pour ma propre maison. A ce moment là, je connaissais quelques lois de la thermodynamique et j'avais compris comment utiliser le diagramme de Mollier. Mais ayant trop de choses à faire dans la maison neuve et ne sachant pas où trouver les tubes de cuivre gainé pour fabriquer une PAC fluide/eau, j'ai acheté le lot PAC + capteur extérieur et j'ai tout installé moi-même.

A cette époque (1996) je connaissais quelques installations Sofath (la première entreprise, pas celle de maintenant) fluide/fluide. J'ai très vite réalisé que le fluide dans la dalle n'était pas une solution optimale et j'ai eu du mal à trouver du fluide/eau. Les PAC eau glycolée/eau dont j'avais entendu parlé avaient de mauvais COP et des problèmes de régénération du terrain parce le capteur était enterré trop profond (entre 2 et 2.5 m).

Finalement c'est une petite boîte de la Drome qui a fabriqué cette PAC fluide/eau (en dépit du bon sens ! ) et qui a coulée 1 an après !! Vu que cette PAC fonctionnait mal (mauvais COP, déclenchement en HP, circuit frigo humide, etc ...) je me suis relevé les manches pour la remettre d'aplomb : il ne reste que les compresseurs, l'échangeur et le capteur extérieur d'origine !
Ensuite j'ai fait différentes interventions (conceptions de nouvelles PAC, des réparations, des mesures et du conseil) dans la famille, chez des copains, chez les voisins ...

Tout cela m'a permis d'écrire un livre... L'éditeur Eyrolles m'a bien motivé car ce sujet d'actualité fait défaut dans la bibliographie.


Quelle est ta vision sur ce secteur ? Que pense-tu de l'engouement actuel pour ces machines ?

Quand j'ai réellement attaqué le sujet il y a 10 ans, j'étais persuadé que le marché des PAC allait exploser un jour ...
A l'époque, mon chauffage était marginal et faisait beaucoup de septiques. Aujourd'hui l'état donne des aides !
A propos de ces aides, beaucoup ont compris leur effet pervers : les prix des installations augmentent du montant des aides.
Je pense que les particuliers qui le désirent devraient pouvoir acheter de façon autonome leur PAC et faire l'installation eux-même. Ensuite, un organisme indépendant visiterait l'installation et délivrerait une attestation de bon fonctionnement qui permettrait de toucher les aides de l'état.

D'un point de vue énergétique, l'idéal c'est que les PAC remplacent les chauffages électriques (effet Joules). Par contre, lorsque le gaz de ville est disponible il me semble souhaitable de l'utiliser avec des chaudières à haut rendement. N'oublions pas qu'une PAC est économique mais il faut aussi considérer les rendements des installations qui l'alimentent électriquement. Le bilan globale n'est pas forcement mirobolant !

Si toutes les habitations chauffées aux énergies fossiles passaient à un chauffage par PAC, est ce que le réseau électrique français supporterait la surconsommation ? Voilà une question que, j'espère, l'état s'est posée avant de distribuer des aides aux ...installateurs et aux fabricants !
Nous arrivons donc naturellement au constats suivants :
- il faut encore et encore améliorer l'isolation dans l'habitat pour approcher les performances des maisons "passives".
- nous ne pouvons plus nous passer de l'énergie solaire, le tout étant de l'utiliser au mieux. Par exemple sans avoir recours à l'effet joule lorsque le précieux rayonnement fait défaut.

Avant de finir sur ce sujet, j'aimerais revenir sur les aides de l'état...
Je citerais un exemple réel :
une grosse maison des années 70 qui engloutit chaque hiver des milliers de litres de fuel ("isolation" d'origine, c'est à dire à peu près rien...). Le propriétaire veut à tout prix baisser sa facture énergétique. Un commercial le contact et lui vend une installation multi-split réversible pour 20 000 Euros. Les aides de l'état lui divisent l'investissement quasiment par 2 !
Les hivers, la nouvelle installation couvrira à quelques jours près 100 % de besoins, cependant rien de nouveau n'a été prévu pour faire un appoint. C'est sans doute l'antique chaudière à fuel qui s'en chargera, si elle n'est pas en panne le moment voulu...
Les étés, c'est la fonction climatisation qui fonctionnera dare-dare puisque cette habitation est une passoire à calories dans les 2 sens.
Le bilan énergétique annuel ne sera guère reluisant : quel gaspillage d'énergie !

Les aides de l'état pour la partie chauffage auraient du être conditionnées par de sérieux travaux d'isolation préalables, aidés eux aussi si possible. On peut imaginer une vérification de l'isolation de l'habitation qui donne droit ensuite à de nouvelles aides pour un chauffage plus propre et économique.

D'autre part, les systèmes de type climatisation réversible (famille des splits) obtiennent les aides maximum puisque l'installation est un tout indissociable, contrairement à une PAC sur forage profond et plancher chauffant par exemple. Pourtant cette dernière aura une bien meilleure efficacité énergétique.
Les aides conduisent donc à favoriser des installations plus gourmandes en énergie et indirectement la fonction climatisation, très souvent superflue dans les maisons bien conçues et bien isolées...


Décris-nous en quelques mots (difficile ) ton livre:

Cet ouvrage n'a pas pour but direct de promouvoir les pompes à chaleur. Il vise plutôt à optimiser leurs utilisations dans l'habitat. Les pompes à chaleur ne sont qu'un tremplin vers une maîtrise globale des économies d'énergie.

Le livre aborde tout d'abord le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur. Cette partie, un peu technique, reste cependant accessible au plus grand nombre. De toute façon, une compréhension partielle ne gênerait en rien la lecture de la suite.
Le seconde partie est consacrée aux différents types de pompes à chaleur (air/eau, eau/eau...etc), à leur caractéristiques et à leur applications. De là en découle une sorte de guide de choix où la simplicité est à l'honneur.
Quelques types de régulations sont décrites. Plusieurs solutions pour l'eau chaude sanitaire sont aussi exposées.

Enfin, la foire aux questions répond aux interrogations fréquentes, mais aussi tord le cou à quelques idées reçues dont certaines me donnent le fou rire !


Pense-tu que les machines à venir arriveront à se rapprocher de plus en plus du cycle thermodynamique idéal ?


Les diagrammes de Mollier qui figurent dans mon livre sont simplifiés. Le but est de présenter d'une façon simple les cycles thermodynamiques pour une compréhension accessible au plus grand nombre de lecteurs. Par exemple, le cycle réel comporte des différences sur les 4 segments du cycle !
- la compression n'est pas isentropique : il y perte de chaleur
- à l'opposé, la détente n'est pas isenthapique (le segment n'est pas vertical)
- les échanges ne sont pas parfaits...
Ajoutons à cela les pertes de charges dans toutes les tuyauteries, les échangeurs, etc.
Pour gagner coté évaporation il y a toujours cette possibilité d'ajouter un échangeur qui accroît le sous-refroidissement et ajoute de la surchauffe. Mais c'est surtout intéressant pour produire plus de froid avec un compresseur donné. Pour les PAC, cela permet de gratter quelques % sur le COP (c'est toujours ça de pris !). De toute façon cette "astuce" (utilisée sur tous les réfrigérateurs) a des limites puisque les gaz aspirés par le compresseur ne doivent pas être trop chaud < 25 °C généralement.

Les compresseurs Scroll ont permis d'améliorer la phase de compression, par rapport aux compresseurs à pistons, en supprimant le volume mort.

Pendant longtemps les moteurs asynchrones monophasés n'ont pas "existé" aux yeux des professeurs d'électrotechnique ! Pourtant améliorer leur rendement est bien utile pour la plupart des PAC du résidentiel. Heureusement, la situation est maintenant acceptable : il talonnent de près le moteurs asynchrones triphasés pour les puissances qui nous intéressent.
Même si l'on parvient à s'approcher encore du cycle thermodynamique idéal, il reste relativement facile et nécessaire d'améliorer les points de fonctionnement des machines :
- puiser des calories à la source froide à une température la plus élevée possible (surdimensionner les capteurs par exemple, les réchauffer avec du solaire)
- restituer les calories à la source chaude à une température la moins élevée possible (augmenter les surfaces chauffantes avec plancher plus mur chauffants par exemple, améliorer l'isolation des habitations).


Quelles sont à t'es yeux les plus grandes avancées actuelles, tu parle dans ton livre des systèmes Inverter par exemple; et pour un avenir proche l'utilisation de fluides comme le propane ou mieux le CO2 ?


Utiliser des fluides frigorigènes réellement non polluants permettra déjà de clouer le bec des détracteurs de PAC qui s'acharnent sur ce sujet !! (je taquine, puisqu'il en faut des détracteurs pour faire bouger les choses). Je rappelle cependant que les PAC fonctionnent avec un circuit HERMETIQUE contrairement aux millions de voitures climatisées dont l'étanchéité du circuit est assurée par un joint tournant...
Vu que dans un avenir proche les véhicules devraient régler ce problème (avec le CO2 ?), il est légitime et souhaitable qu'il en soit de même pour les PAC et tout le génie frigorifique d'une façon générale.
Pour les PAC, je trouve astucieux de les placer à l'extérieur de l'habitation et dans ce cas, le circuit frigorifique peut être chargé avec des hydrocarbures (HC).

Le but de mon livre est d'aider le lecteur à comprendre le fonctionnement d'une PAC et à faire un bon choix. De ce fait, je n'ai pas eu beaucoup de temps pour étudié l'avancement des travaux sur les PAC au CO2, désolé ! Ni sur la réfrigération magnétique d'ailleurs !

Les systèmes à variation de vitesse (inverter) ont déjà bien fait leurs preuves pour la PAC air/air. Leur application est intéressante aussi sur les PAC qui captent dans la terre : nous avons une sol/eau qui fonctionne sur un Altivar de Télémécanique avec un COP voisin de 5 l'essentiel de l'hiver. J'y vois aussi l'intérêt du démarrage très progressif et l'usage de moteurs asynchrones triphasés sur un réseau monophasé (AC inverter) ou de moteurs synchrones autopilotés. L'apport de l'électronique pourrait aussi permettre l'alimentation des PAC en courant continu, donc à partir de panneaux photovoltaïques... intéressante perspective, n'est-ce pas ?

Parmi les nouveautés, il y a aussi le Digital Scroll, mais je ne sais pas s'il trouvera une place de choix dans nos petites PAC domestiques : je décris un certain nombre d'inconvénients au chapitre PAC à puissance variable...
Par contre pour la rénovation et l'ECS, les machines à cycle EVI apportent une excellente réponse technique.


On découvre dans ton livre la photo d'un tube de captage horizontal entouré de glace; et tu précise que ça n'est pas anormal, que cela favorise même l'échange; mais dans quelles proportions on peut tolérer le gel autour des tubes sans que ce soit dommageable et irréversible pour le terrain ?

Je suis très content d'avoir cette photo du genre : "nulle part ailleurs" !
Si les tubes d'un capteur horizontal sont trop rapprochés, l'augmentation de volume de la terre gelée provoque d'importants gonflements du terrain. Ce point est aussi abordé dans la documentation d'un grand fabricant Allemand, mais avec un tube de captage de fort diamètre donc un pas de pose plus important.
Quand tout le volume d'un capteur est gelé c'est irréversible, l'été ne suffit plus à obtenir le dégel. Cela se produit si la surface totale du capteur est insuffisante par rapport à l'énergie annuelle puisée. On en revient au conseil d'augmenter autant que possible le pas, donc la surface du capteur ("surface du capteur = 2 fois la surface à chauffer" est une bonne estimation).


Que pense-tu du couplage capteurs solaires pour réchauffer le sol avec une pompe à chaleur, est-ce que cela ne devient pas "trop" complexe ?

Je pense que c'est une bonne piste pour améliorer le COP annuel d'une installation et aussi pour adapter les capteurs plans aux petits terrains. Je démontre les atouts d'une telle solution et donne dans mon livre un exemple de dimensionnement sur Clermont-Ferrand. Certes l'installation doit rester la plus simple possible : c'est sous cet angle que je présente mon exemple théorique.


Tu insiste beaucoup sur les différents dimensionnements qui interviennent dans l'étude d'une installation, je suppose que tu préconise de passer par un bureau d'étude thermique pour tout projet ?

Dès qu'une offre commerciale paraît trop "gonflée" en terme de puissance installée, le bureau d'étude thermique devient le juge de paix. J'ai vécu moi-même l'expérience d'un calcul de déperditions fait par un chauffagiste : il calculait + 30 % de déperditions par rapport à ce que j'ai mesuré une fois dans la maison !

J'ai eu des discutions passionnantes avec un responsable d'un bureau d'étude thermique à propos de la RT 2005. Dans le cadre d'un nouveau projet, j'imagine un premier contact avec le cabinet d'étude thermique pour aider le futur propriétaire à choisir le bon mode de construction et d'isolation. Ensuite vient l'étude thermique de l'habitation, dont le prix reste modeste devant le budget global d'une villa.


Quel avenir à tes yeux, pour les systèmes à planchers fluides ?

Hum ! Tant que les fluides, comme le R404A, actuellement utilisés pour cette application, ne sont pas l'objet de restrictions trop draconiennes, ces planchers chauffants continueront à se vendre comme actuellement. Si la contrainte légale, relative au contrôle périodique d'étanchéité des installations comportant une importante masse de HFC, se fait plus pressante, ce marché risque de s'effondrer. L'apparition de nouveaux fluides peu ou pas polluants et sans risques explosifs permettrait le maintien à plus long terme des PAC sol/sol.
Au contraire, si notre pays s'oriente vers le modèle Suisse (ou Allemand) où il n'existe pas d'installation comportant d'importantes masses de HFC c'est la disparition rapide des PAC sol/sol. Les fluides de type HC ne risquent pas d'y être autorisés et le CO2 ne conviendra pas techniquement.


Merci beaucoup Bruno pour ce long entretien passionnant.

Et j'invite nos lecteurs à découvrir cet excellent ouvrage dans la librairie: Fiche "Les Pompes à Chaleur"



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