Quelles innovations technologiques pour les pompes à chaleur ?

Hybridations, couplages, faibles puissances ou hautes températures… quelles sont les évolutions qui vont marquer le secteur des pompes à chaleur dans les prochaines années ? Tour d'horizon avec François Durier, directeur du Développement et des partenariats au Cetiat, et Ludovic Thiebaux, responsable du pôle Marketing produits chez GRDF, réunis lors de la 3e journée de la PAC.

Afin de s'adapter et de répondre aux nouvelles attentes du marché, les industriels des pompes à chaleur (PAC) explorent de nombreuses pistes technologiques. François Durier, directeur du Développement et des partenariats au Centre technique des industries aérauliques et thermiques (Cetiat), expose : "Il y a, par exemple, de nouveaux usages qui nécessitent des machines de faible puissance ou des hautes températures, ou encore une adaptation aux réseaux de chaleur. Puis il y a des associations de fonctions : on demande maintenant aux pompes à chaleur de produire du chauffage, de l'eau chaude sanitaire ou du rafraîchissement". En plus des PAC hybrides (encore rares du fait de leur prix) et des couplages avec d'autres sources renouvelables, les machines doivent désormais devenir communicantes avec le reste de l'installation dans l'habitat et avec des réseaux électriques intelligents. Mais également avec les professionnels du diagnostic et avec les utilisateurs finaux, non spécialistes, qui utilisent leurs smartphones ou leurs tablettes comme interfaces de pilotage domotique pour assurer leur confort. "Voilà les moteurs de l'innovation pour les PAC !", assure le spécialiste du Cetiat.

Tout changer dans les pompes : cycles, fluides et composants

Pour parvenir à répondre à toutes ces demandes, les futures pompes à chaleur intégreront de nouveaux fluides frigorigènes, comme l'ammoniac, le CO2 ou le propane. Mais ces produits "naturels" présentent quelques inconvénients : le gaz carbonique, par exemple, présenterait des difficultés d'adaptation des installations. Les hydrocarbures, déjà employés pour du froid commercial ou de l'électroménager, accroîtraient le risque incendie. Les "HFO" (hydrofluoro-oléfines) auraient, quant à elles, l'avantage d'être dissipables dans l'atmosphère, contrairement aux HFC, auparavant employés mais qui contribuent à l'effet de serre. Des mélanges entre différents fluides seraient également étudiés par les industriels mais ils induiraient un nombre de formules à gérer par les installateurs et personnels de maintenance considéré comme trop élevé.

Autre piste pour parvenir à répondre aux demandes de performance, l'innovation sur les composants. François Durier évoque des travaux entrepris sur les compresseurs, échangeurs ou sur les matériaux. "De nouveaux cycles thermodynamiques sont également travaillés en laboratoire. La compression de vapeur peut être améliorée, grâce à l'humidification de l'air ambiant, la suralimentation en huile du compresseur ou l'injection de vapeur. Mais d'autres cycles sont possibles : en utilisant une réfrigération magnétique, ou un effet thermoélectrique. Et il y a des travaux sur les cycles à absorption avec des fluides appropriés", énumère-t-il. De nouvelles sources de chaleur, où puiser les calories, sont également envisagées, telles les eaux grises qui passent par les canalisations ou encore les installations solaires en toiture. Des solutions de stockage de chaleur compactes sont à l'étude, qu'il s'agisse de procédés thermochimiques ou de matériaux à changement de phase. Et tout ceci, sans même évoquer les recherches visant à réduire le bruit des machines ou à optimiser leur contrôle et leur régulation.