Évaluation de la performance de la climatisation et du chauffage d’une thermopompe à air pour climats froids au Centre canadien des technologies résidentielles

Authors :

J. Sager (RNCan)
M. Armstrong (CNRC)
F. Szadkowski (RNCan)

Date de publication : Septembre 2013

Offertes depuis peu en Amérique du Nord, les thermopompes à air pour climat froid (TA-CF) sont des systèmes de chauffage et de climatisation à haut rendement. Les normes d’essai actuelles pour les thermopompes à air (CSA C656-05) ne précisent pas de coefficients de performance (COP) ni une capacité à des températures reflétant le climat froid du Canada, créant une incertitude au sein du marché quant à leur performance à basses températures. Le présent projet vise à combler cette lacune dans les connaissances en examinant le rendement des systèmes à basses températures et en comparant ce rendement à celui d’un générateur d’air chaud et d’un climatiseur central ordinaires à haut rendement.

Au printemps 2012, le Centre canadien des technologies résidentielles (CCTR) a installé une TA-CF pour la comparer à des appareils de climatisation et de chauffage ordinaires. Situé à Ottawa, en Ontario, le CCTR est une installation conçue pour évaluer le rendement dans l’ensemble de la maison des technologies résidentielles. On y trouve deux maisons identiques inoccupées dotées de nombreux instruments. La consommation d’eau chaude, des appareils d’éclairage et des appareils ménagers ainsi que la production de chaleur liée à la présence d’occupants sont simulées par ordinateur. Le CCTR a été construit conformément à l’ancienne norme de rendement du programme R-2000 (système de cote ÉnerGuide 80). Les charges de calcul pour le CCTR sont de 12,14 kW (41 433 Btu/h) à -25 °C pour le chauffage et de 7,16 kW (24 442 Btu/h) à 30 °C pour la climatisation.

Comme sommaire général des principaux résultats, le projet a montré que la TA-CF, avec un chauffage d’appoint à résistances électriques d’une capacité adéquate, pouvait maintenir le confort dans la maison aux températures extérieures les plus froides enregistrées (sous -21 °C) avec un COP supérieur à 1,5 (ce qui indique que le système n’utilisait pas uniquement le chauffage à résistances électriques à ces températures). Le système installé incluait un générateur de chaleur à résistances électriques, d’une capacité de 10 kW (34 000 Btu/h), pour tempérer l’air soufflé plus frais au cours des cycles de dégivrage.

Le COP et la capacité de la TA-CF au CCTR étaient les suivants : en mode de climatisation, le COP variait d’en moyenne 2,4 à 3,7 à des températures extérieures de 20,4 °C et 28,3°C, respectivement. Les capacités variaient en moyenne de 1,69 kW (5 766 Btu/h) à 6,11 kW (20 848 Btu/h) à ces températures extérieures respectives. En mode de chauffage, le COP variait en moyenne de 1,5 à 3,0 à des températures extérieures de -21,1 °C et +4,9 °C, respectivement. Les capacités étaient, en moyenne, de 6,55 kW (22 350 Btu/h) et 2,47 kW (8 428 Btu/h) à ces températures extérieures respectives.

Au point de vue du confort, la TA-CF offrait en mode de climatisation un confort acceptable et des fluctuations de températures intérieures comparables à celles de tout système de climatisation central efficace de capacité adéquate. En mode de chauffage, la TA-CF a procuré dans l’ensemble un confort acceptable mais produisait de plus grandes fluctuations de températures intérieures qu’un système ordinaire. Au cours des cycles de dégivrage, la température de l’air soufflé à l’intérieur a diminué afin de permettre le dégivrage de l’appareil extérieur jusqu’à ce que le serpentin de résistance électrique puisse tempérer cette baisse.  

Les TA-CF, comme celle mise à l’essai dans le cadre du présent projet, permettront aux propriétaires de réduire leurs factures de chauffage et de climatisation dans les régions où le prix de l’électricité est peu élevé (comme solution aux plinthes électriques) ou dans les régions où le gaz naturel n’est pas offert (comme solution au mazout). Dans les régions ayant accès au gaz naturel à bon marché, les TA-CF, en dépit de leur plus grand rendement énergétique que les appareils au gaz, entraîneront des coûts d’exploitation plus élevés.

Pour télécharger le document complet, communiquez avec le bureau d’affaires de CanmetÉNERGIE-Ottawa.