POMPA DI CALORE

Come funziona una pompa di calore con i radiatori?

Alta efficienza, funzionamento regolare intrinsecamente Grazie alle sue caratteristiche ecologiche, al ridotto consumo energetico e alle interessanti sovvenzioni statali, la pompa di calore è un'ottima soluzione per il riscaldamento (e il raffreddamento, nel caso di una pompa di calore reversibile).

Un altro grande vantaggio è che la pompa di calore è compatibile con diversi sistemi di distribuzione domestica, in particolare con i radiatori, sia vecchi (ad alta temperatura) che nuovi (a bassa temperatura), sebbene vi sia una marcata differenza di efficienza per ciascuna configurazione.

In questo articolo esploriamo la soluzione combinata pompa di calore + radiatore: come funziona, criteri di scelta dei radiatori, dimensionamento e alternative.

Pompa di calore con radiatori: come funziona?

Le combo pompe à chaleur (PAC) + radiateurs est un système de chauffage qui utilise le principe de la thermodynamique pour transférer la chaleur d’un milieu à un autre. Les radiateurs jouent un rôle central dans ce dispositif, dans la mesure où ils distribuent la chaleur produite par la pompe à chaleur dans les différentes pièces du bâtiment.

Avant de se pencher sur les radiateurs, revenons un instant sur le fonctionnement général d’une pompe à chaleur. La PAC absorbe la chaleur présente dans un environnement extérieur (l’air, l’eau ou le sol en fonction du type de PAC), pour ensuite la transférer vers l’environnement intérieur, généralement un bâtiment ou une habitation. Le cycle thermodynamique de la PAC se décompose en quatre étapes principales :

  1. Evaporazione : un fluide frigorigène à basse température et à basse pression circule dans l’évaporateur et absorbe la chaleur de l’environnement externe. Cette absorption d’énergie entraîne l’évaporation du fluide, qui passe de l’état liquide à l’état gazeux ;
  2. Compressione : le gaz frigorigène est ensuite dirigé vers le compresseur où, sous l’effet de la compression, il s’échauffe davantage ;
  3. Condensazione : le gaz chauffé et à haute pression passe ensuite dans le condenseur où il cède sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage. Ce transfert de chaleur va faire condenser le gaz, qui va à nouveau retourner à l’état liquide ;
  4. Rilassamento : enfin, le fluide passe par un détendeur qui abaisse sa pression et sa température, le préparant pour le prochain cycle d’évaporation.

Il calore prodotto può essere distribuito all'interno attraverso diversi canali: riscaldamento a pavimento, ventilconvettori, sistemi di canalizzazione, riscaldamento a parete, soffitti radianti e radiatori. È quest'ultima configurazione che ci interessa. 

Lorsque le gaz frigorigène se condense et cède sa chaleur dans le condenseur, il réchauffe un circuit d’eau. Cette eau chaude va ensuite circuler à travers les radiateurs. Comme l’eau est à une température plus élevée que l’air ambiant, elle cède sa chaleur à l’air, qui se réchauffe et se diffuse ensuite dans la pièce. Quid de la régulation ?

Dans cette installation de chauffage, chaque radiateur est équipé d’une vanne thermostatique qui permettra de régler individuellement la température de chaque pièce en contrôlant la quantité d’eau chaude qui circule dans le radiateur, selon les consignes de l’utilisateur. Le thermostat principal, généralement situé dans la pièce principale de la maison, envoie un signal à la pompe à chaleur lorsque la température de la pièce est inférieure à la température de consigne. La pompe à chaleur se met alors en marche et produit de la chaleur qui est distribuée par les radiateurs.

Inversement, lorsque la température de la pièce atteint ou dépasse la température de consigne, le thermostat envoie un signal pour arrêter la pompe à chaleur. L’eau dans les radiateurs se refroidit alors progressivement, et la température de la pièce diminue. Cette régulation automatique de la température permet d’assurer un confort thermique constant, tout en optimisant la consommation d’énergie.

Che tipo di radiatore devo usare con una pompa di calore?

Tous les radiateurs ne sont pas compatibles avec une pompe à chaleur. C’est une question de température de fonctionnement. Les pompes à chaleur sont en effet plus efficaces lorsqu’elles fonctionnent à basse température, généralement en dessous de 55° C pour deux raisons : 

  • Il ciclo termodinamico, qui stipule qu’il faut plus d’énergie pour transférer de la chaleur d’une zone froide vers une zone plus chaude. Plus l’écart de température entre la source de chaleur (par exemple l’air extérieur) et l’endroit où la chaleur doit être délivrée (par exemple l’eau de chauffage) est grand, plus il faut d’énergie pour effectuer ce transfert. Si la PAC doit produire de l’eau à une température très élevée, l’écart de température est plus grand, ce qui nécessite plus d’énergie et réduit donc le COP de la PAC ;
  • Compressione del refrigerante : plus la température à laquelle l’eau doit être chauffée est élevée, plus il faudra compresser le fluide frigorigène, avec une surconsommation énergétique.

En somme, pour maximiser l’efficacité de votre système de chauffage, vous devrez préférentiellement utiliser des radiateurs basse température. Explorons quand même les deux options : basse et haute température.

Radiatori a bassa temperatura

Les radiateurs basse température sont adaptés à des systèmes de chauffage qui produisent de l’eau à basse température comme les pompes à chaleur. Ils sont généralement plus grands que les radiateurs standard, dans la mesure ils doivent compenser la basse température de l’eau par une plus grande surface de chauffe.

Leur conception est également différente, puisqu’ils sont fabriqués avec des matériaux à haute conductivité thermique (aluminium notamment) pour une meilleure diffusion de la chaleur. Ils arborent généralement une forme qui favorise la convection naturelle de l’air.

I radiatori a bassa temperatura sono di gran lunga l'opzione più efficiente dal punto di vista energetico per un sistema di riscaldamento a pompa di calore + radiatori.

Radiatori ad alta temperatura

Les anciennes maisons étaient souvent équipées de systèmes de chauffage à haute température alimentés par des chaudières à gaz ou à fioul, avec des radiateurs haute température. Dans ces maisons, le passage à une pompe à chaleur dans le cadre d’un projet de rénovation peut poser problème, car les radiateurs sont moins bien adaptés à l’utilisation d’une PAC.

Un altro problema ricorrente Le case più vecchie sono spesso poco isolate rispetto agli standard odierni. Di conseguenza, il calore prodotto dalla pompa di calore si disperde rapidamente e l'apparecchiatura deve lavorare di più per raggiungere la temperatura desiderata, aumentando il consumo energetico e riducendo l'efficienza del sistema.

Si vous envisagez d’installer une pompe à chaleur dans une ancienne maison, vous devrez faire un arbitrage entre une ou plusieurs des options suivantes : 

  • Améliorer l’isolation thermique de la maison pour réduire la quantité de chaleur nécessaire pour maintenir une température confortable à l’intérieur et garantir l’efficacité du système de chauffage quel qu’il soit ;
  • Mantenere i radiatori ad alta temperatura se sono in buone condizioni e di dimensioni sufficienti. Tuttavia, è necessario uno studio dettagliato per determinare se questa opzione è economicamente valida; 
  • Sostituzione dei radiatori ad alta temperatura par des radiateurs basse température ou un système de plancher chauffant. Ces systèmes sont plus compatibles avec les pompes à chaleur et peuvent vous aider à maximiser l’efficacité de votre système de chauffage ;
  • Installazione di una pompa di calore ad alta temperatura capable de produire de l’eau à une température suffisamment élevée pour alimenter vos anciens radiateurs haute température. Bémol : ces modèles sont plus coûteux et moins efficaces que les modèles à basse température.

Se si intende mantenere i radiatori ad alta temperatura, oltre a eseguire i lavori di isolamento, è necessario pulire l'impianto di riscaldamento esistente, o disincrostare, per rimuovere particelle, ruggine, calcare, ecc. Potrebbe essere necessario aggiungere dei radiatori per aumentare la superficie di riscaldamento e migliorare la distribuzione del calore. 

Dimensionamento dei radiatori in un sistema pompa di calore + radiatore

L’efficacité du système dépend grandement du dimensionnement des radiateurs. Les fabricants disposent souvent d’abaques très détaillées pour le dimensionnement, proposant des modèles sur mesure qui s’adaptent à toutes les configurations. Avant la vente, l’installateur doit vous transmettre une fiche et un schéma de dimensionnement complet dans le cadre du dossier d’étude.

Il dimensionamento dei radiatori in un sistema pompa di calore + radiatore dipende da due fattori principali. Il primo è la potenza termica richiesta, qui dépend de la taille de l’espace à chauffer et des besoins en chaleur de l’habitation (voir exemple plus bas).

Poi c'è il regime di temperatura della pompa di calore. Plus le régime est bas (par exemple, 50/40), plus la surface des radiateurs devra être grande et donc la taille des radiateurs importante, comme expliqué plus haut. En effet, avec une PAC, on va souvent fournir un régime de température de 50/40 ou 45/35, moins élevé que celui d’une chaudière à combustible fossile (gaz ou mazout) qui fournit généralement du 80/60. Ainsi, les anciens radiateurs, adaptés pour un régime de température plus élevé, ont souvent une surface trop faible pour une PAC. 

In questo caso, avete due possibilità: migliorare l'isolamento dell'abitazione per ridurre la quantità di calore richiesta e quindi la potenza necessaria, oppure sostituire i radiatori ad alta temperatura con radiatori a bassa temperatura, che è ancora l'opzione più comune. In questo caso, dovrete pagare 150 euro per rimuovere il vecchio radiatore e tra 950 e 2.000 euro per acquistare e montare quello nuovo.

Esempio concreto di dimensionamento del radiatore

Prenons l’exemple d’une maison de 100 m² située dans une région au climat tempéré. La puissance thermique nécessaire est généralement estimée en watts par mètre carré (W/m²). En moyenne, on estime qu’il faut entre 70 et 100 W/m² pour chauffer correctement une maison en hiver, selon l’isolation et l’exposition. Prenons une valeur médiane de 85 W/m² pour notre exemple.

Quindi, per una casa di 100 m², la potenza termica richiesta sarebbe : 100 m² * 85 W/m² = 8500 W o 8,5 kW. Per riscaldare adeguatamente l'abitazione è quindi necessario un impianto in grado di produrre 8,5 kilowatt di potenza termica.

Il s’agit d’une estimation simpliste, car la puissance thermique réelle nécessaire dépend de l’isolation de la maison, du nombre et du type de fenêtres, de l’orientation de la maison, du climat local, etc. Seul un professionnel qualifié saura évaluer précisément les besoins thermiques de votre maison.

Si nous ajoutons à cela le régime de température de la pompe à chaleur, la taille des radiateurs doit être suffisamment grande pour diffuser cette quantité de chaleur à une température plus basse. Par exemple, avec un régime de température de 50/40, les radiateurs pourraient avoir besoin d’une surface totale de l’ordre de 10 à 20 m² pour diffuser 8,5 kW de chaleur, selon le modèle et le type de radiateur.

Riscaldamento a pavimento, un'alternativa interessante ai radiatori

Contrairement aux radiateurs qui diffusent la chaleur en un point, les planchers chauffants diffusent la chaleur de manière uniforme dans toute la pièce grâce aux circuits d’eau chaude intégrés dans le sol de la pièce. 

Concrètement, la PAC va chauffer l’eau pour l’acheminer vers ces circuits dans le sol. L’eau chaude circule ensuite dans les tubes, diffusant la chaleur dans toute la pièce de manière uniforme et plus agréable. La température de l’eau dans les planchers chauffants est généralement plus basse que celle utilisée pour les radiateurs, souvent autour de 30 – 40°C, ce qui est idéal pour l’efficacité de la pompe à chaleur.

I vantaggi e gli svantaggi del riscaldamento a pavimento come alternativa ai radiatori sono riassunti nella tabella seguente.

VantaggiSvantaggi
Maggiore comfortIl calore viene distribuito in modo uniforme in tutta la stanza, evitando le zone troppo calde o troppo fredde.Tempo di reazioneIl riscaldamento a pavimento impiega più tempo per alzare e abbassare la temperatura, il che può rendere più difficile la regolazione.
EsteticaSans radiateurs visibles, vous disposez d’une plus grande liberté pour l’aménagement intérieur.Coût d’installation élevé Le coût d’installation d’un plancher chauffant est plus élevé que celui d’un système de radiateurs, surtout en cas de rénovation.
Efficienza energetica Grazie al loro regime di bassa temperatura (circa 30-40°C), i sistemi di riscaldamento a pavimento consentono alla pompa di calore di funzionare in modo più efficiente.Grandi lavori di ristrutturazioneL’installation d’un plancher chauffant dans une maison en rénovation peut impliquer de gros travaux : démolition du sol existant, coulage d’une nouvelle chape de béton…
Meilleure qualité de l’air Contrairement aux radiateurs, les planchers chauffants ne font pas circuler la poussière, ce qui peut améliorer la qualité de l’air intérieur.Incompatibilità con alcuni rivestimenti per pavimentiTous les revêtements de sol ne sont pas compatibles avec les planchers chauffants. Par exemple, le parquet massif peut se déformer sous l’effet de la chaleur.

Pompe di calore con radiatori: per concludere

L’installation d’une pompe à chaleur avec des radiateurs nécessite une réflexion approfondie sur l’efficacité et le fonctionnement optimal du système. Que vous optiez pour des radiateurs basse température, haute température (maison ancienne) ou même un plancher chauffant, la compatibilité de ces options avec votre PAC et les exigences de votre maison doit être analysée avec soin. 

Vous devrez prendre en compte le type et l’état de vos radiateurs existants, l’isolation de votre maison et le type de PAC envisagée. Seul un professionnel qualifié saura vous guider dans cette démarche pour faire un choix éclairé et rentabiliser votre investissement sans compromis sur le confort thermique de votre foyer.

Reda T.

Reda ha conseguito un dottorato in finanza ed è specializzato in economia delle energie rinnovabili. Combina le competenze finanziarie con l'interesse per la sostenibilità, scrivendo non solo sul finanziamento di progetti verdi, ma anche su argomenti più generali e sulle domande più frequenti in questo campo.

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