Depuis plusieurs décennies, les thermopompes sont étroitement associées à l’énergie électrique. Cependant, dans un contexte où les prix de l’énergie fluctuent, où les subventions gouvernementales évoluent et où les attentes environnementales s’intensifient, le choix entre un système de chauffage au gaz naturel et une thermopompe est devenu une question centrale pour les propriétaires résidentiels. Le Canada et ses provinces, dans la foulée de la publication du Cadre pancanadien sur la croissance propre et les changements climatiques, ont présenté une feuille de route établissant des objectifs ambitieux en matière de rendement énergétique des bâtiments, visant un rendement supérieur à 100 % pour les appareils de chauffage de l’eau et des locaux d’ici 2035. Cette volonté politique a incité plusieurs parties prenantes, y compris les distributeurs de gaz naturel, à élaborer leur propre feuille de route pour offrir à leur clientèle des solutions efficaces et rentables. En collaboration avec les fabricants et les centres de recherche, de nombreuses initiatives ont vu le jour dans le but de développer une nouvelle génération d’appareils à gaz naturel ultraefficaces.
La plupart des thermopompes électriques font appel au cycle de compression de la vapeur, souvent basé sur l’utilisation d’hydrofluorocarbures (HFC) comme réfrigérants. Dans les thermopompes à gaz naturel qui suivent le même principe, le moteur électrique est remplacé par un moteur fonctionnant au gaz naturel pour actionner le compresseur. Plusieurs fabricants, tels que Sierra de Mestek, Ilios de Tecogen, Yanmar et M-Trigen, commercialisent déjà ce type de thermopompes au gaz naturel.
Les thermopompes à gaz naturel à absorption sont probablement les plus connues, leur cycle de refroidissement étant bien maîtrisé. Initialement conçues pour les secteurs industriel, commercial et institutionnel, leur développement s’oriente aujourd’hui vers des appareils de plus petite capacité, destinés au marché résidentiel et aux petits espaces commerciaux, et offerts à moindre coût. Ces appareils s’installent généralement à l’extérieur et utilisent le plus souvent un mélange d’ammoniac et d’eau comme réfrigérant, un choix écologique puisqu’il n’émet pas de gaz à effet de serre (GES).
L’efficacité des PAC à absorption gaz, caractérisée par le coefficient de performance sur énergie primaire (COP), peut atteindre 1,7 pour la version géothermique et 1,65 pour la version aérothermique. Cela signifie qu’avec 1 kWh de gaz consommé, ces pompes à chaleur produisent jusqu’à 1,65 kWh de chaleur utile. En matière de performance annuelle sur énergie primaire, une PAC à absorption gaz aérothermique ou géothermique permet une économie d’énergie de 30 à 40 % par rapport à une chaudière à condensation. La température de génération d’eau peut atteindre 65 °C, voire 70 °C, ce qui permet d’utiliser ce système pour le chauffage avec tous types d’émetteurs (planchers chauffants, radiateurs, ventilo-convecteurs, etc.) et pour la production d’eau chaude sanitaire. Le circuit étant totalement scellé et étanche, aucune intervention de maintenance annuelle n’est nécessaire sur cette partie. La maintenance annuelle s’apparente à celle d’une chaudière et se limite à une intervention sur le brûleur et à des inspections visuelles du circuit frigorifique.
Une autre technologie en développement est celle des thermopompes à gaz naturel à compression thermique. Bien que des thermopompes de ce type soient déjà commercialisées en France et utilisent le CO2 comme réfrigérant, cette technologie est encore en phase d’exploration dans d’autres marchés.
Les pompes à chaleur à compression gaz naturel, également appelées PAC moteur gaz naturel, fonctionnent de manière très similaire aux PAC à compression électrique. Le cycle frigorifique est identique, mais le compresseur n’est pas entraîné par un moteur électrique, mais par un moteur à combustion interne fonctionnant au gaz naturel, souvent dérivé de l’industrie automobile. D’un point de vue énergétique, leurs performances sont en moyenne supérieures de 30 % par rapport aux chaudières à condensation du marché. La spécificité de ces machines réside dans la récupération d’énergie provenant du refroidissement nécessaire du moteur thermique ainsi que de celui des gaz brûlés. Cette récupération d’énergie a deux conséquences importantes : en saison de chauffage, elle permet le quasi-maintien de la puissance de chauffage désirée même par très basse température extérieure (sans appoint jusqu’à -20 °C) et peut s’affranchir de tout cycle de dégivrage sur certains modèles. En mode climatisation, cette énergie peut être valorisée, le plus souvent pour la production d’eau chaude sanitaire (ECS), et ce, sans consommation additionnelle de gaz naturel.
Malgré la présence d’un moteur à combustion interne, les niveaux sonores mesurés sont équivalents à ceux des PAC électriques, grâce à une isolation phonique renforcée et au montage du moteur sur silentblocs. Les constructeurs préconisent également des raccordements flexibles et des plots antivibratiles pour minimiser la transmission des vibrations. La maintenance est très similaire aux PAC électriques classiques, le circuit frigorifique étant identique. La présence du moteur impose une intervention supplémentaire toutes les 10 000 heures (environ 3 ans de fonctionnement) pour la vidange et le remplacement des filtres et bougies. Les PAC moteur gaz, très utilisées au Japon (marché de 25 000 unités par an), sont disponibles sur le marché français. Elles sont toutes réversibles (production de chaud et/ou de froid), produisant chauffage, climatisation et eau chaude sanitaire par récupération d’énergie sur le moteur. Elles existent en versions aérothermiques (type air/air en DRV deux ou trois tubes, et air/eau avec module hydraulique optionnel) et, pour les applications tertiaires et industrielles, en versions de forte puissance (100 à 1 000 kW) air-eau et eau-eau.
Contrairement aux thermopompes électriques, qui requièrent souvent un système de chauffage d’appoint pour maintenir leur capacité par temps froid, les thermopompes au gaz naturel sont capables de conserver leur puissance même par grand froid. Compte tenu de leur rendement élevé, les thermopompes au gaz naturel à haute efficacité devraient permettre des économies d’énergie de 25 à 45 % par rapport aux appareils à gaz naturel à condensation. Cette évolution technologique représente un jalon important dans la réduction des GES.
En plus de leurs avantages en termes de rendement et de réduction des GES, les thermopompes au gaz naturel n’ont aucun impact sur les pointes de consommation électrique. Ceci est un avantage notable par rapport aux thermopompes électriques, qui peuvent nécessiter un système d’appoint fonctionnant également à l’électricité lors des périodes de grand froid. Les thermopompes au gaz naturel combinent ainsi rendement, efficacité et bénéfices environnementaux, avec une offre commerciale de plus en plus prometteuse.
Les pompes à chaleur gaz naturel sont des équipements au service des objectifs de la transition énergétique, permettant le développement des énergies renouvelables et contribuant à la réduction des émissions de CO2. Elles misent sur la complémentarité des énergies entre le gaz naturel et les énergies renouvelables puisées dans l’air, le sol, ou encore récupérées des eaux usées ou de l’air extrait.
L’efficacité des thermopompes au gaz naturel, particulièrement celles à condensation, atteint actuellement plus de 90 %. Pour y parvenir, le développement de matériaux et d’agencements spécifiques a été nécessaire afin de permettre la récupération de l’énergie latente contenue dans les produits de combustion. Les appareils à condensation, apparus dans les années 1990 avec une efficacité supérieure à 90 %, font aujourd’hui l’objet de réglementations imposant des rendements minimaux de 92 %, qui passeront bientôt à 95 %.
Les thermopompes hybrides, qui peuvent fonctionner au gaz naturel ou à l’électricité en fonction de différents critères (disponibilité des énergies, coût d’exploitation, rendement sur énergie primaire), sont une autre option intéressante. Pour des applications spécifiques comme les bâtiments de santé ou les piscines, certaines de ces thermofrigopompes peuvent produire simultanément de l’eau glacée et de l’eau chaude avec des rendements pouvant atteindre 240 % sur le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI).
Dans le contexte québécois, notamment à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive-Nord et la Rive-Sud, le choix entre une chaudière au gaz naturel et une thermopompe est une décision importante. L’installation d’une chaudière au gaz naturel peut sembler plus abordable en termes de prix d’achat initial, et de nombreux bâtiments sont déjà connectés au réseau de gaz naturel, réduisant ainsi les frais de raccordement. Cependant, les tarifs du gaz naturel au Québec continuent d’augmenter progressivement, sous l’effet des pressions du marché énergétique international et des politiques environnementales. Un système à gaz nécessite une maintenance annuelle stricte.
Le coût d’une thermopompe murale ou centrale peut paraître plus élevé initialement. Toutefois, grâce à des programmes d’aide financière comme le programme LogisVert d’Hydro-Québec, les ménages peuvent bénéficier de subventions significatives. Les thermopompes modernes atteignent des indices d’efficacité énergétique jusqu’à 350 %, produisant ainsi 3,5 fois plus d’énergie qu’elles n’en consomment. Les thermopompes assurent le chauffage en hiver (même par -30 °C pour les modèles haute performance) et la climatisation en été, éliminant le besoin d’un climatiseur séparé.
Un système de chauffage représente un investissement à long terme. Il est crucial de ne pas passer à côté des subventions provinciales et fédérales par manque d’information. Une thermopompe sous-dimensionnée consommera plus d’énergie et usera prématurément son compresseur, tandis qu’une thermopompe surdimensionnée coûtera inutilement plus cher. En conclusion, la thermopompe s'avère être l'option la plus économique, écologique et polyvalente pour chauffer une habitation au Québec, en particulier compte tenu de ses hivers rigoureux.
Contrairement à certaines idées reçues, les thermopompes au gaz naturel, notamment les modèles à moteur, présentent des niveaux sonores équivalents à ceux des thermopompes électriques grâce à une isolation phonique renforcée et à l'utilisation de silentblocs. Les raccordements flexibles et les plots antivibratiles contribuent également à minimiser la transmission des vibrations.
L'installation de ces systèmes, qu'ils soient aérothermiques, géothermiques ou hybrides, est conçue pour s'adapter à diverses configurations de bâtiments, qu'ils soient neufs ou existants. Les unités de forte puissance sont particulièrement adaptées aux bâtiments tertiaires et industriels.
La maintenance des thermopompes au gaz naturel varie selon la technologie. Pour les modèles à moteur, une intervention supplémentaire est requise toutes les 10 000 heures pour la vidange et le remplacement des filtres et bougies. Les thermopompes à absorption, quant à elles, nécessitent une maintenance annuelle similaire à celle d'une chaudière, axée sur le brûleur et les inspections visuelles du circuit frigorifique. Les PAC à adsorption nécessitent également un entretien annuel en raison de la présence du brûleur. Il est important de noter que le coût de ces interventions incombe généralement au locataire.
Le bon fonctionnement d'une pompe à chaleur dépend d'un entretien régulier effectué par un professionnel. Celui-ci s'assure du bon fonctionnement du système, contrôle ses réglages et vérifie l'étanchéité du circuit frigorifique. Le passage d'un professionnel est obligatoire tous les deux ans pour une PAC électrique ou une PAC gaz à moteur, et annuellement pour les PAC à absorption ou à adsorption.
Pour évaluer le niveau de performance d'une pompe à chaleur, il convient de se renseigner sur son COP (coefficient de performance), son SCOP (coefficient de performance saisonnier), son ETAS (efficacité énergétique saisonnière) et son EER (energy efficiency ratio). Ces indicateurs fournissent des informations précieuses sur l'efficacité énergétique de l'appareil dans différentes conditions de fonctionnement.
En conclusion, les thermopompes au gaz naturel représentent une alternative de plus en plus viable et performante aux systèmes de chauffage traditionnels. Elles offrent des avantages significatifs en termes d'efficacité énergétique, de réduction des émissions de GES et de confort, tout en répondant aux objectifs ambitieux de la transition énergétique.
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