Dégivrage de la pompe à chaleur : la première chose à regarder est l'espace entre les ailettes
Pas le COP, pas la puissance, pas la marque. La première chose à regarder dans une pompe à chaleur, c’est l’échangeur extérieur, la grille d’aluminium par laquelle la machine prend la chaleur de l’air. Et sur cet échangeur, un chiffre compte, que presque aucune fiche technique n’indique : l’espace qu’il y a entre une ailette et la suivante.
01
Pourquoi la glace se forme
En hiver, l’échangeur travaille plus froid que l’air qui le traverse, sinon il ne pourrait pas lui prendre de chaleur. En dessous de 5-6 °C dehors, avec l’humidité qu’il y a en plaine, sa surface descend sous zéro et l’humidité de l’air y gèle. C’est le givre. Il grandit ailette par ailette, et quand il ferme le passage de l’air, la machine doit s’arrêter et le faire fondre : c’est le dégivrage.
02
Ce que coûte vraiment un dégivrage
Pas l’électricité, ou pas seulement. Pendant le dégivrage, la pompe à chaleur tourne à l’envers : elle prend de la chaleur à l’installation, qui est chaude, et l’envoie à l’échangeur extérieur, qui est à zéro degré pour faire fondre la glace. Avec un écart de température aussi faible, le compresseur peine peu et le rendement double : une machine qui chauffe l’hiver avec un COP de 3,5 dégivre à COP 7. Nous l’avons mesuré sur les nôtres. Cela ressemble à un avantage, et c’est le contraire. Cette chaleur a été prise au bâtiment, et pour la remettre dedans, la machine travaille de nouveau à COP 3,5 : pour chaque kilowattheure dépensé à dégivrer, il en faut deux pour ramener à l’intérieur la chaleur qui est sortie. Un dégivrage coûte le double de ce qu’indique le compteur, plus les minutes pendant lesquelles la machine ne chauffe pas.
Compté en minutes, c’est encore plus clair. Un dégivrage de 5 minutes à COP 7 prend au bâtiment une chaleur que la machine, en travaillant à COP 3,5, remet dedans en 10 minutes. Le compte est à zéro après un quart d’heure, pendant lequel la machine a travaillé sans ajouter de chaleur. Si elle dégivre toutes les demi-heures, elle ne chauffe vraiment qu’un quart d’heure sur deux : la moitié de l’énergie est perdue, et pendant ces heures la machine passe de COP 3,5 à COP 1,75.
Une machine d’importation asiatique, aux ailettes serrées, par une nuit humide à zéro degré, dégivre jusqu’à douze fois : trois heures sans chauffer et douze prélèvements de chaleur dans les locaux, aux heures les plus froides. Les nôtres, dans les mêmes conditions, en font une fraction. Le COP écrit sur la fiche est mesuré sans givre : les dégivrages n’y sont pas.
03
L'espace entre les ailettes
Nos pompes à chaleur, de la plus petite pour la maison à la plus grande pour le bâtiment industriel, ont le même échangeur extérieur : des ailettes espacées de 2,5 millimètres. Dans les machines d’importation asiatique, les fiches que nous avons lues indiquent 1,5 millimètre, un millimètre de moins. Cela semble rien. Ce ne l’est pas : avec un millimètre de plus, le givre a deux fois plus de place pour grandir avant de fermer le passage, et la machine chauffe plus longtemps entre deux dégivrages. Les ailettes serrées servent à faire un échangeur petit et léger à surface égale : il coûte moins cher, tient dans un caisson plus petit, et dégivre davantage.
04
L'épaisseur des ailettes et le tube
Le pas n'est pas le seul chiffre qui compte : l'épaisseur de l'ailette compte aussi. Les nôtres sont en aluminium de 0,15 millimètre, la plus grande épaisseur utilisée ; la moyenne du marché se situe entre 0,10 et 0,11. Une ailette plus épaisse rend l'échangeur plus lourd et plus cher, mais elle transmet mieux le chaud et le froid à l'air, parce qu'elle augmente le contact entre le tube de cuivre et l'ailette. Elle résiste aussi mieux aux chocs : une ailette de 0,10 mm se plie d'un doigt.
À l'intérieur, le tube de cuivre n'est pas lisse : il est rainuré. Les rainures augmentent la turbulence du gaz, et un gaz turbulent échange la chaleur avec la paroi bien mieux qu'un gaz qui s'écoule de façon régulière : la même surface de tube transmet plus de puissance à l'aluminium. L'écart de température entre le gaz et l'air diminue ainsi. En hiver, cela signifie que le gaz s'évapore à une température plus proche de celle de l'air extérieur : la machine a un meilleur rendement et l'échangeur, moins froid, forme moins de givre.
Les ailettes ont aussi un film hydrophile, un traitement qui fait glisser l'eau au lieu de la laisser en gouttes entre les ailettes. Ailettes épaisses, tube rainuré et film hydrophile forment la combinaison la plus chère que l'on puisse monter sur un échangeur.
05
Grand échangeur, grand ventilateur
Les ailettes espacées ne suffisent pas seules : à puissance égale, un échangeur aux ailettes plus espacées doit être plus grand, pour avoir la même surface. Et un grand échangeur veut un grand ventilateur, qui le traverse avec beaucoup d’air en tournant lentement. Sur nos machines pour bâtiments industriels, le ventilateur a un diamètre de 91 centimètres et déplace 14 000 mètres cubes d’air par heure. Plus il passe d’air, moins l’échangeur doit descendre en température pour prendre la même chaleur, et moins il se forme de givre. Un grand ventilateur qui tourne lentement fait aussi moins de bruit et consomme moins qu’un petit qui tourne vite : le grand caisson n’est pas un défaut, c’est la raison pour laquelle la machine fonctionne.
06
Comment vérifier, avant d'acheter
Quatre choses à demander, parce que les dépliants ne les donnent généralement pas :
- l’espace entre les ailettes de l’échangeur extérieur, en millimètres ;
- l'épaisseur des ailettes et si le tube de cuivre est rainuré à l'intérieur ;
- le diamètre du ventilateur et le débit d’air, en mètres cubes par heure ;
- combien de dégivrages elle fait en une nuit à zéro degré avec une forte humidité, ou au moins ce qui les déclenche : une horloge, toutes les tant de minutes, ou seulement quand le givre est vraiment là.
Si le vendeur ne sait pas répondre, la réponse est déjà là. Nos machines ne dégivrent que lorsque l’échangeur le demande, et le contrôle est fait par une électronique que nous avons conçue nous-mêmes, qui voit toutes les variables de la machine.
Les fiches techniques complètes de nos pompes à chaleur air-eau et des Kita Air pour bâtiments industriels sont sur le site, avec l’espace entre les ailettes indiqué.
07
Questions fréquentes
Pourquoi une pompe à chaleur givre-t-elle en hiver ?
Parce que l’échangeur extérieur travaille plus froid que l’air pour lui prendre sa chaleur. En dessous de 5-6 °C dehors, avec une humidité élevée, sa surface passe sous zéro et l’humidité de l’air y gèle.
Combien coûte vraiment un dégivrage ?
Plus que ce qu’affiche le compteur. La machine prend de la chaleur au bâtiment à COP 7 et la remet à COP 3,5 : chaque kWh dépensé pour dégivrer en demande deux de plus. Avec un dégivrage toutes les demi-heures, le COP passe de 3,5 à 1,75.
Quel espacement d’ailettes faut-il sur l’échangeur ?
Sur nos pompes à chaleur 2,5 mm, contre les 1,5 mm indiqués sur les fiches des machines d’importation asiatique. Avec un millimètre de plus, le givre a deux fois plus de place avant de boucher le passage de l’air.
Que demander sur l’échangeur avant d’acheter ?
L’espacement et l’épaisseur des ailettes, si le tube de cuivre est rainuré à l’intérieur, le diamètre du ventilateur et le débit d’air, et ce qui déclenche le dégivrage : une minuterie ou le givre réellement présent.
Voir aussi: Comment fonctionne une pompe à chaleur : la chaleur ne se produit pas, elle se déplace · COP de la pompe à chaleur : ce que c’est, comment on le mesure et pourquoi dans le brouillard il n’est plus le même · Entretien d’une pompe à chaleur : quoi faire, à quelle fréquence, ce qui est obligatoire et combien de temps elle dure · Pompe à chaleur et grand froid : jusqu’à quelle température fonctionne-t-elle, à -20 et à -25 °C ? · Bruit d’une pompe à chaleur : combien de décibels, quelle distance du voisin et pourquoi elle s’entend plus l’hiver · Pompe à chaleur qui givre, fume ou laisse de l’eau : ce qui est normal et quand appeler le SAV
La deuxième pilule est en ligne : dégivrage temporisé ou à la demande, quand la pompe à chaleur décide de s’arrêter. La prochaine : pourquoi une pompe à chaleur inverter se dimensionne pour travailler à mi-puissance, et pourquoi c’est l’échangeur, pas le compresseur, qui doit être deux fois plus grand. À lire ici.
