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Une pompe à chaleur ou PAC fonctionne généralement à l'électricité. Néanmoins, des pompes à chaleur au gaz naturel, à moteur thermique ou à absorption, se développent de plus en plus actuellement et offrent des avantages non négligeables.
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Nouveau design et performances accrues pour la pompe à chaleur air/eau Viessmann Vitocal 300-A, une des, voir la pompe à chaleur la plus silencieuse et performante au monde pour le logement résidentiel.
On ne remarquera pas seulement la nouvelle pompe à chaleur Vitocal 300-A pour son design moderne. Car au-delà de son spectaculaire design circulaire, avec son compresseur Inverter à injection de vapeur, la PAC Vitocal 300-A bénéficie maintenant d’un COP (Coefficient de Performance) jusqu’à 5,0 (A7/W35), et surtout d’une puissance acoustique maximale de seulement 54dB(A), soit 20db de moins que l’exigence de la certification NF PAC (100x moins) !
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Bientôt disponible en France, le générateur hybride Viessmann Vitocaldens 222-F, imaginé par le premier fabricant mono marque d'équipements de chauffage en Europe, est un appareil compact combinant une chaudière à condensation au gaz Vitodens 222-F de 19kW avec échangeur de chaleur Inox-radial et brûleur cylindrique MatriX modulant, une pompe à chaleur air-eau bi-bloc Vitocal 200-S (5, 8 ou 11kW) et un réservoir d'eau chaude de 130 litres optimisé.
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Pompe à Chaleur - schéma de principe |
conseil | découplage | etude | guide | hydraulique | pac | pompe à chaleur | tampon
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Pour un calcul et un dimensionnement plus précis du volume tampon, on peut aussi utiliser la formule suivante :
Avec :
- Ppac : la puissance calorifique du régime le plus faible de la pompe à chaleur en kW (pour une PAC inverter - à variation de puissance - la puissance calorifique réduite au régime le plus faible de la PAC sera égale à 30% de la puissance calorifique nominale).
- TFmini : le temps de fonctionnement minimal en seconde (par défaut 360 secondes si la donnée n'est pas connue).
- QL : la contenance en litre de l'installation de chauffage (pour du plancher chauffant en tube 13/16, 1m linéaire de tube contient 0.13L d'eau, soit 0.86L pour 1m² de plancher en pas de 15cm, et 0.65L en pas de 20cm. Sinon vidanger la totalité de l'installation puis la remplir en regardant son compteur d'eau).
- p : la masse volume en kg/m3 du fluide caloporteur de l'installation de chauffage (1000 pour de l'eau non glycolée).
- Cp : la capacité thermique massique en kJ/(kg.K) du fluide caloporteur de l'installation de chauffage (4,185 pour de l'eau non glycolée).
- DR : le différentiel de régulation de la pompe à chaleur en Kelvin (par défaut 5K si la donnée n'est pas connue).
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- Phase d’adsorption : la zéolithe et l’eau sont logées dans un module placé sous vide. La chaleur de l’environnement, le sol, par exemple ou, idéalement le rayonnement solaire par l’intermédiaire de capteurs thermiques, vaporise l’eau qui est captée et piégée par la zéolithe. Il en résulte une chaleur d’adsorption, la zéolithe devenant chaude. Dans cette phase, la zéolithe cède la chaleur d’adsorption au circuit de chauffage.
- Phase de désorption : lorsque la zéolithe est saturée d’eau, elle est chauffée par un brûleur gaz et cède son eau sous forme de vapeur. La vapeur se condense dans le condenseur et revient à l’évaporateur. Dans cette phase, le condenseur cède sa chaleur au circuit de chauffage.
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Quand la prescrire ?
Dans les régions froides ou au climat rigoureux, il peut être préféré à la PAC air-eau une solution PAC géothermique avec capteurs enterrés dans le sol ou sur nappe aquifère (nappe d’eau souterraine), plus adaptée aux conditions climatique mais aussi plus onéreuse. On envisage donc en général la PAC air-eau dans des régions au climat doux, voire en zone côtière. Mais la région ne constitue pas forcément un critère, alors que l’altitude en est obligatoirement un : au-dessus de 600m, la pompe à chaleur capte en effet les calories dans une source à température trop basse.
La pompe à chaleur air-eau est également à écarter lorsque l’habitation se situe dans une zone pavillonnaire à forte densité avec des logements très proche les uns des autres (maisons mitoyennes), où que le seul endroit pour positionner le groupe extérieur est une arrière-cour qui va amplifier le bruit. En outre, il faut savoir que l’effet psychologique joue aussi énormément et que les voisins peuvent parfois être plus importunés par la vue de la machine que par le bruit ! La certification Eurovent permet de vérifier la puissance acoustique émise par la machine frigorifique.
Enfin, les caractéristiques proprement dites de l’habitation sont également à prendre en compte. Les maisons de 100m² ou moins, construites après 1988, sont déjà dotées en général d’une isolation correcte et peuvent être équipés d’une solution PAC air-eau en prenant garde au problème de surdimensionnement. Pour les maisons BBC (Bâtiment Basse Consommation) en revanche, les besoins très faibles en chauffage ne justifient pas une PAC air-eau.
Quel type de modèle choisir ?
Ce choix va dépendre de plusieurs critères tels la configuration des lieux, les travaux envisagés, la nature des émetteurs, … Dans tous les cas, il faut choisir du matériel certifié « NF PAC » ou « EN 1411.2 », certification qui sera accordée aux pompes à chaleur qui répondent à toutes les exigences de la norme et qui garantira des seuils de COP (coefficient de performance) et de pression acoustique, et surtout de qualité en fuyant les offres de marques inconnues défiant toute concurrence qui ne vous apporterons pas le confort ou le retour sur investissement attendus. Sur le marché, ce sont surtout les constructeurs allemands et suisses (Viessmann, Stiebel Eltron, Dimplex), voir japonais (Mitsubishi, Hitachi, Daikin), qui conçoivent des produits performants et robustes.
Ainsi, il faut s’assurer tout d’abord que la PAC disposera d’un emplacement optimal, c’est-à-dire au minimum 2m² voir plus en fonction de la superficie à chauffer et du modèle choisi. Les modèles vendus sur le marché peuvent être « monobloc » ou « bi-bloc ». Une PAC monobloc comprend tous ses éléments à l’intérieur d’un boitier et peut être positionnée à l’intérieur ou à l’extérieur de l’habitation. Une PAC bi-bloc est une machine en éléments séparés où l’échangeur sur l’air, le compresseur et le détendeur sont installés dans un bloc à l’extérieur tandis que l’échangeur sur l’eau est à l’intérieur du logement. Une liaison frigorifique isolée permet de relier les deux unités. L’avantage de cette solution est d’éviter que l’eau contenue dans l’unité intérieure ne gèle, évitant ainsi l’utilisation d’antigel qui entraine une légère baisse du COP. En revanche, la mise en service d’une PAC bi-bloc requière l’intervention d’un personnel qualifié dans la manipulation des fluides.
Autre critère de choix du modèle de la PAC : la nature des émetteurs présents ou prévus dans les travaux et particulièrement leur température d’alimentation en eau pour une isolation donnée ou future du logement. Une pompe à chaleur est fortement déconseillée couplée seule à des radiateurs devant fonctionner en « haute température » : elle fonctionnera beaucoup moins bien avec un rendement très faible, voire introduira un inconfort thermique à certains moment de la période de chauffe. La connaissance de la température d’alimentation des émetteurs permettra de guider le choix de la température de la PAC. Mais attention, même si sur le marché il existe des pompes à chaleur dites « haute température », avec une sortie d’eau à 65°C pour des températures extérieures comme -15°C, ce n’est pas nécessairement la solution la plus pertinente, l’appoint électrique ou le couplage à un générateur existant se révélant bien plus conseillé d’un point de vue notamment économique. Il est donc très important de réaliser un diagnostic thermique en amont afin de choisir le matériel le plus approprié. De plus en plus de modèle de PAC sont dits aussi « Inverter » ou à injection flash, et sont à privilégier. Cela signifie que la pompe à chaleur adapte sa puissance thermique ou frigorifique en fonction des besoins de l’habitation à un instant donné permettant entre autre d’augmenter les durées de cycles (meilleur rendement, augmentation de la longévité de la PAC, …). De plus, l’implantation d’un ballon tampon sur l’installation, malheureusement pas toujours préconisé par certains constructeurs/installateurs, se révèle quand même fortement recommandé dans beaucoup de cas pour « protéger » votre matériel et votre confort.
Enfin, si la production ECS est aussi envisagée avec la PAC air-eau, il faudra aussi veiller à choisir un modèle à la technologie et à la puissance adaptée, soit environ 500W de plus en puissance de PAC par personne pour un usage en production ECS. En outre, il est parfois préférable de choisir un autre mode de production de l’eau chaude sanitaire ou une PAC uniquement dédiée à produire l’ECS tel un chauffe-eau thermodynamique.
astuces | environnement | guide | pac | pompe à chaleur | réglementation
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Tout d’abord, quelques définitions :
- La puissance acoustique Lw, en dB(A) caractérise la capacité d’émission sonore de la source indépendamment de son environnement. Mesurée en laboratoire, elle permet de comparer les produits entre eux.
- La pression acoustique Lp, en dB(A), est la grandeur acoustique perçue par l’oreille humaine et mesurée par le sonomètre : pour une source donnée, la pression acoustique dépend de l’environnement d’installation et de la distance à laquelle on réalise la mesure. La pression acoustique est réduite de 6dB(A) par doublement de la distance (54dB(A) à 2m de ma machine devient 48dB(A) à 4m.
Détermination d'un niveau de bruit résiduel probable +/- 5dB(A) | |||
Type de zone | Jour | Intermédiaire | Nuit |
Zone d'hôpitaux, zone de repos, aires de protection d'espaces naturels | 45dB | 40dB | 32dB |
Résidentielle, rurale ou suburbaine, avec faible circulation de trafic terrestre, fluvial ou aérien | 50dB | 45dB | 37dB |
Résidentielle urbaine | 55dB | 50dB | 42dB |
Résidentielle urbaine ou suburbaine, avec quelques ateliers ou centres d'affaires, ou avec des voies de trafic terrestre, fluvial ou aérien assez importantes | 60dB | 55dB | 50dB |
Zone à prédominance d'activités commerciales, industrielles | 65dB | 60dB | 55dB |
Zone à prédominance d'activités industrielles lourdes | 70dB | 65dB | 60dB |
Si on est en présence de 2 sources sonores, comment les « additionner » :
- Les 2 sources sonores sont de même niveau, Lp1 = Lp2 = 60dB(A) par rapport à une distance donnée, donc avec une différence de 0dB(A), Lp=Lp1+3=63dB(A)
- Les 2 sources ne pas de même niveau, Lp1=60dB(A) et Lp2=66dB(A) toujours par rapport à une distance donnée, donc avec une différence de 6dB(A), Lp=Lp2+1=67dB(A)
Différence en dB(A) entre les 2 sources | Nb de dB(A) à ajouter au niveau sonore le plus important |
0 ou 1 | 3 |
2 ou 3 | 2 |
Entre 4 et 6 | 1 |
Au-delà de 6 | 0 |
Concernant l’implantation, il faut respecter quelques règles de base. Tout d’abord, toute installation discrète sera « psychologiquement » moins bruyante ! Il n’est pas rare d’avoir une personne se plaignant de la pompe à chaleur de son voisin alors que cette dernière n’a pas encore été mise en service, ou bien c’est seulement le vent qui fait tourner les pales du ventilateur visible !
Il faut ensuite éviter les angles et les cours intérieures : plus la cour est petite, plus la réflexion du bruit est importante, le niveau étant augmenté d’au moins 9dB(A) par rapport à un champ libre. Il est augmenté de +3dB(A) lorsque la PAC est placé contre un mur, et de +6dB(A) dans un coin. Ces règles s’appliquent aussi en réflexion du bruit reçu.
Il faut aussi veiller à ne pas diriger les ventilations vers les voisins, et essayer dans la mesure du possible d’installer la pompe à chaleur loin des limites de propriété. Il faut aussi éloigner les PAC de ses fenêtres comme celles des voisins, les fenêtres isolant moins du bruit que des murs, et surtout, pouvant être ouvertes ! Certaines PAC possèdent des ouïes de ventilation dirigées vers le haut ou vers le bas (pour amortir les ondes sur du gazon par exemple).
Des solutions existent aussi pour réduire les nuisances sonores à l’aide d’écrans anti-bruit constitué de matériau isolant/absorbant, permettant de réduire l’émergence du bruit de l’équipement par rapport à un environnement donné. Ce dernier doit être placé le plus près possible de la source sonore tout en permettant la libre circulation de l’air.
Enfin quelques rappels sur la réglementation du bruit de voisinage (décret du 31 aout 2006 et norme NF S 31-010) :
- La nuisance est définie par la notion d’émergence, c’est-à-dire la différence entre le niveau de pression acoustique mesurée lorsque l’appareil est à l’arrêt comparé au niveau mesuré lorsque la pompe à chaleur est en fonctionnement au même endroit.
- Les mesures d’émergence doivent être réalisées en limite de propriété. Dans le cas des bâtiments, ces mesures doivent être faites dans les pièces à vivre avec des fenêtres ouvertes et fermées.
Si vous respectez les écarts d’émergence de jour et de nuit en vigueur dans votre commune, votre installation ne peut être contestée. Dans tous les cas, essayer de toujours choisir du matériel de qualité et de constructeurs réputés qui diminuent sans cesse les émissions sonores de leurs pompe à chaleur.
chauffage | electricite | pac | pompe à chaleur | prix | ventilation
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En rénovation, de nouveaux produits encore plus performants et compacts, en système air/eau, ne cessent d’arriver sur le marché. Ils ne sont pas forcément destinés à remplacer la chaudière, mais plutôt à s’y associer, permettant à l’utilisateur de se mettre à l’abri de mauvaises surprises. Pour plus de transparence, les fabricants intègrent aussi aujourd’hui un écran de contrôle qui permet de connaitre en temps réel ou sur l’année, les performances du système (COP instantané, COP annuel, gains, …). Les produits affichent aujourd’hui des COP (kWh restitués par rapport aux kWh réellement consommés) dépassant les 4,4, alors qu’il y a encore 2 ans, ils oscillaient entre 3,5 et 4. Les produits peuvent bénéficier de la marque NF PAC pour garantir les caractéristiques annoncées, tandis que l’état pose des critères de performance de plus en plus restrictifs pour pouvoir bénéficier du crédit d’impôt.
Dans la construction neuve, la PAC, type air/air, n’a pas non plus dit son dernier mot ! Dans un Bâtiment Basse Consommation (BBC), le confort d’hiver mais aussi d’été, ainsi que la ventilation (VMC double flux) ont une place prépondérante. Ainsi, pourquoi ne pas associer pompe à chaleur et ventilation. La PAC pourrait ainsi récupérer les calories de l’air extrait, profitant d’un apport d’air tempéré sans subir les températures extérieures rigoureuses en hiver, produisant du chauffage et de l’eau chaude sanitaire, et en été, du froid sans dépenser trop d’énergie.
Alors, si les constructeurs continuent sur leur lancé en améliorant toujours plus leurs produits, si la qualité de la mise en œuvre s’améliore pour redorer son image, et si la ventilation, le chauffage et la production d’ECS sont pensés ensemble, la pompe à chaleur peut encore avoir un bel avenir ...
Seule ombre au tableau, la pompe à chaleur est avant tout un chauffage électrique, certes moins gourmand qu’un convecteur, mais fortement consommateur de kWh. Avec un besoin de chauffe moyen de 25.000kWh/an pour une maison individuelle classique, une « bonne » pompe à chaleur consommera 10.000kWh/an (COP annuel réel inférieur à 2,5), soit environ une facture annuelle de 1.150 euros, au tarif moyen heure creuse. Mais EDF réclamant depuis longtemps afin de préparer l’entreprise publique à l’ouverture totale du marché français à la concurrence une hausse du prix du kWh pour s’aligner sur nos voisins européens, toujours pour 10.000kWh/an, la facture de la pompe à chaleur en Allemagne serait de 2.090 euros, en Italie de 2.230 euros, et au Danemark de 2.550 euros, auxquels il faut rajouter environ 250 euro pour la production d’eau chaude sanitaire (source CGDD : Commissariat Général au Développement Durable). Si le kWh français s’alignait sur les prix européens au cours des prochains mois, la pompe à chaleur, en usage unique, ne sera certainement plus si intéressante ...
chaudière | credit impot | fiscalite | pac | pompe à chaleur
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Les taux de crédit d’impôt sur les équipements en faveur du développement durable baisseront donc bien de 10% comme annoncé, le gouvernement souhaitant fortement réduire le coût des dépenses fiscales.
Concrètement, les taux et plafonds d'imputation seront multipliés par 0,9 puis arrondis à l'unité inférieure ! Les taux modifiés seront ensuite substitués dans le code général des impôts aux taux en vigueur par décret en conseil d'état avant le 30 avril 2011. Mais le coup de rabot s'applique bien dès à présent pour les dépenses payées à compter du 1er janvier 2011.
Ainsi pour le crédit d'impôt "développement durable", les taux 2010 de 15%, 25%, 40% et 50% sont ramenés respectivement à 13%, 22%, 36% et 45%, avec par exemple :
- 13% pour les chaudières à condensation gaz ou fioul
- 13% pour les chaudières pulsatoires gaz AUER
- 22% pour les chaudières bois (voir 36% dans le cas d’un remplacement d’un ancien appareil de chauffage au bois)
- 22% pour les pompes à chaleur
- 22% pour les dispositifs de régulation
- 36% pour les ballons thermodynamiques
- 45% pour le solaire thermique
Cependant, des durcissements ont aussi été instaurés notamment sur l’isolation et les pompes à chaleur.
Ainsi, le crédit d’impôt est toujours existant pour les matériaux d’isolation thermique des parois vitrées, les volets isolants, les portes d’entrée, les matériaux d’isolation thermique des parois opaques et les matériaux de calorifugeage. En revanche, pour les parois opaques, l’arrêté du 30 décembre 2010, publié le 31 décembre 2010 au journal officiel, instaure un plafond de dépenses par mètre carré avec un crédit limité à 150€/m² pour un système d’isolation par l’extérieur, et 100€/m² pour une isolation par l’intérieur.
La réglementation est aussi durcie pour les pompes à chaleur. Le coefficient de performance (COP) des PAC produisant de l’eau chaude est donc revu à la hausse avec des températures de référence pour la source de chaleur. Ainsi, le COP doit être supérieur à 2,5 pour les PAC utilisant comme source de chaleur l’air ambiant, l’air extérieur ou la géothermie, et 2,9 pour les PAC prenant leurs calories sur de l’air extrait. Pour mémoire, le COP devait être supérieur à 2,2 précédemment pour toutes les machines.
Enfin en 2011 le crédit d'impôt pour le développement durable et l'éco-prêt à taux zéro sont maintenus pour favoriser les travaux de rénovation chez les particuliers, mais si vous choisissez de bénéficier d'un éco-prêt à taux zéro, vous ne pourrez plus bénéficier du crédit d'impôt développement durable, ces deux aides n'étant plus cumulables en 2011.
electricite | etude | pac | pompe à chaleur
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Par rapport à un chauffage au gaz, la présence d’une PAC géothermique permet de réduire en moyenne la facture énergétique d’environ 35%, et d’environ 10% avec une PAC aérothermique.
chauffage | fioul | pac | pompe à chaleur
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Il existe alors des systèmes « hybrides », proposant une pompe à chaleur aérothermie (air/eau) à technologie « Inverter » avec une relève de chaudière fioul intégrée. Ce genre de système se positionne comme un produit idéal pour le marché de la rénovation. Associant la technologie économique et écologique de la PAC à l’efficacité du fioul, ces systèmes compacts 2 en 1 peuvent ainsi garantir un chauffage confortable quelque soit la température extérieure et sans mauvaise surprise. Tout au long de l’année, il capable de fournir des températures d’eau élevées, même par froid extrême, pour le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire avec un ballon ECS qui est lui aussi généralement incorporé. La régulation est capable de mesurer la performance des deux systèmes et de donner la priorité au générateur le plus efficace, permettant 10 à 15% d’économies supplémentaires par rapport à une chaudière à condensation ou une PAC électrique seules.
L’ « ALFÉA Hybrid Duo » d’ATLANTIC en est un très bon exemple, avec un prix oscillant suivant la puissance aux alentours des 11.000€TTC, tout en étant éligible au crédit d’impôt sur la partie thermodynamique :
- Existe en 10, 13 et 16kW
- Chaudière fioul de 25kW intégrée (rendement >90%)
- Ensemble compact : PAC + relève fioul + ballon ECS + module hydraulique rassemblés sous un seul habillage
- COP > 4
- Ballon ECS inox de 125 litres
- Gestion de 2 zones selon 2 lois d’eau
- Kit piscine
- Faible niveau sonore
Ainsi, la technologie de la PAC « raisonnée » est celle d’une pompe à chaleur air/eau classique de puissance moyenne d’environ 7kW, mais avec une température de basculement consignée par le fabricant et inaccessible à l’installateur ou à l’utilisateur, entre +2°C et +4°C, plage qui permet à la machine d’afficher un COP de l’ordre de 3, ce qui la positionne au niveau d’une chaudière fioul condensation. Cette limite d’utilisation minimise les cycles de dégivrage de l’évaporateur et il n’est plus nécessaire de recourir à une résistance électrique d’appoint, garantissant un fonctionnement optimal du système sur la totalité de la saison de chauffe te par là même, de réelles économies d’énergie.
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C’est le propriétaire ou le syndicat de copropriété qui aura l’initiative de lancer l’inspection, qui devra être réalisé au moins une fois tous les 5 ans. Cette inspection comportera notamment l’évaluation du rendement de l’installation et de son dimensionnement, ainsi que des recommandations concernant, en particulier, les améliorations possibles.
L’inspecteur ne devra avoir aucun lien de nature à porter atteinte à son objectivité et à son indépendance avec notamment le propriétaire du système, l’installateur ou encore l’entreprise d’entretien, de maintenance ou d’exploitation, ou avoir un contrat de performance énergétique en cours, et ne devra pas participer à la mise en œuvre des recommandations d’amélioration.
En cas de remplacement ou de nouvelle installation, la première inspection devra être effectuée au plus tard au cours de l’année civile suivante.
gaz | pac | pompe à chaleur | produit | solaire
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Le terme « zéolithe » vient du grec – zeo (bouillir), lithos (pierre) – et signifie donc littéralement « pierre à bouillir ». Ce cristal extrêmement poreux présente la particularité de provoquer une importante liaison de l’eau (adsorption) tout en dégageant de la chaleur. Pour utiliser ce phénomène, Vaillant a donc conçu ce produit. Il repose sur un module sous vide composé en partie basse d’un évaporateur/condenseur et en partie haute d’un absorbeur/désorbeur (batterie à ailettes recouvertes de zéolithe), l’eau étant utilisée comme fluide frigorigène.
En phase d’adsorption, l’énergie solaire évapore l’eau à basse température. En captant la vapeur d’eau, la zéolithe dégage de la chaleur qui est transmise au circuit de chauffage. En phase de désorption (une fois la zéolithe saturée et incapable de lier davantage d’eau), la chaudière gaz à condensation assèche la zéolithe. En se condensant, la vapeur d’eau dégage de la chaleur qui est aussi transférée au circuit de chauffage. Ce cycle permettrait d’atteindre un rendement annoncé par le constructeur de 127% avec 30% de CO2 en moins ! La zeoTHERM offrirait donc un système de chauffage extrêmement économique et écologique. Même par rapport à une chaudière au gaz à condensation associée à un système solaire, le système zeoTHERM garantit un rendement plus élevé de 10%.
La zéolithe n’est ni toxique, ni inflammable et écologiquement sûre (neutre). Pendant les phases d’adsorption et de désorption de la zéolithe, aucune réaction chimique n’a lieu (réaction purement physique) laissant parfaitement intacte la structure cristalline du minéral ce qui permet un nombre quasi infini de cycles d’humidification et de séchage.
Le système zeoTHERM se compose d’une pompe à chaleur à adsorption au gaz, de trois panneaux solaires plats et d’un préparateur sanitaire solaire. Les panneaux solaires, qui servent d’une part à réchauffer l’eau pour la transformer en vapeur lors de la phase d’adsorption (avec très peu d’énergie solaire car l’eau est vaporisée sous vide à une très faible température), servent aussi à alimenter le préparateur solaire pour la fourniture d’eau chaude sanitaire.
Demeure l'inconnue du prix de vente de cette chaudière pas comme les autres... À l'instar de toute nouvelle technologie qui s'affiche à des tarifs souvent élevés, la PAC gaz zéolithe ne devrait pas faire exception à la règle…
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- 2000W pour un régime en 75/65
- 700W pour un régime en 50/35