Les pompes à chaleur pour bâtiments résidentiels pourraient-elles faire partie de la solution de climatisation ?


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Crédit : Unsplash / CC0 Domaine public

Selon une nouvelle étude menée par un chercheur et des collègues de l’Université du Michigan, l’utilisation plus large des à pour les bâtiments résidentiels aux États-Unis a le potentiel de réduire les émissions de carbone tout en faisant économiser de l’argent aux propriétaires.

Dans la plupart des régions du pays, cependant, le électrique doit devenir plus et les pompes à chaleur électriques moins chères avant que ces appareils ne deviennent à la fois attrayants sur le plan environnemental et financier, explique Parth Vaishnav du Center for Sustainable Systems de l’École pour l’environnement et la durabilité de l’UM.

L’étude a été publiée en ligne dans la revue le 28 juillet Lettres de recherche environnementale. Les autres auteurs sont Thomas Deetjen de l’Université du Texas et Liam Walsh de l’Université Carnegie Mellon.

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur résidentielle? J’ai vu qu’elles étaient essentiellement décrites comme une climatisation légèrement modifiée pour qu’elle puisse fonctionner dans les deux sens, rafraîchir la maison en été et fournir de la chaleur en hiver. Est-ce exact?

C’est tout à fait exact. La chaleur s’écoule naturellement des endroits chauds vers les endroits froids, tout comme une voiture dévale une colline. En été, les climatiseurs déplacent la chaleur d’un endroit froid (à l’intérieur de votre maison) vers un endroit chaud (à l’extérieur). En hiver, les climatiseurs peuvent fonctionner comme des pompes à chaleur et faire la même chose, sauf que l’endroit froid est à l’extérieur et que l’endroit chaud est votre maison. Tout comme vous devez pousser une voiture sur une colline, vous devez faire quelque chose pour déplacer la chaleur d’un endroit froid vers un endroit chaud. Ce qui rend les pompes à chaleur efficaces, c’est que vous pouvez généralement transférer deux ou plusieurs unités de chaleur pour chaque unité de travail.

Les pompes à chaleur sont largement évoquées comme outils de lutte contre le changement climatique. Comment les pompes à chaleur électriques pourraient-elles contribuer à réduire les émissions de combustibles fossiles et quel est le potentiel de leur adoption généralisée aux États-Unis ?

La plupart des maisons aux États-Unis sont chauffées en brûlant un combustible contenant du carbone (gaz naturel, propane ou mazout) dans la maison. Des gaz à effet de serre sont libérés dans le processus. Il n’y a pas de moyen facile d’éliminer les gaz à effet de serre de cette combustion. Par exemple, il serait très coûteux de capter de petites quantités de dioxyde de carbone de centaines de millions de foyers et de le lier de façon permanente. Cependant, les pompes à chaleur fonctionnent à l’électricité et il existe de nombreux moyens efficaces et relativement peu coûteux de décarboner le réseau électrique.

Notre étude montre que si le réseau était modérément décarboné, les pompes à chaleur permettraient d’économiser partout des émissions de gaz à effet de serre sur la durée de vie d’une pompe à chaleur installée aujourd’hui. Cependant, nous devons garder deux choses à l’esprit. Premièrement, les pompes à chaleur augmenteraient les factures de chauffage de certaines maisons, surtout si on ne taxait pas les combustibles fossiles car ils sont nocifs pour la santé humaine et l’environnement.

Deuxièmement, la production d’électricité à partir du charbon et du gaz naturel produit également des polluants nocifs tels que les oxydes d’azote, les poussières fines et le dioxyde de soufre. Dans certaines parties du pays, le mix de production d’électricité est si sale que les émissions de ces polluants causent suffisamment de dégâts pour l’emporter sur les avantages de la réduction des émissions de dioxyde de carbone.

Compte tenu de tout cela, notre étude suggère que convertir environ 30% des maisons unifamiliales en pompes à chaleur permettrait déjà de réduire les dommages à l’environnement et à la santé et d’économiser de l’argent aux ménages. Nous devrions commencer par le passage du chauffage électrique ohmique, au mazout et au propane au gaz naturel. Les meilleurs points de départ sont les régions du pays qui ont un climat tempéré.

Nous devrions également nettoyer la grille dès que possible. Si nous nous y engageons, nos études précédentes montrent que les pompes à chaleur peuvent réduire les dommages à l’environnement et à la santé pratiquement partout au pays.

Comment était le Lettres de recherche environnementale Étude effectuée, et quelle a été la conclusion la plus importante ?

Nous avons utilisé une base de données appelée ResStock, développée par le National Renewable Energy Laboratory, pour simuler 400 maisons dans chacune des 55 villes américaines, pour un total de 22 000 maisons. Chaque groupe de maisons a été sélectionné pour être représentatif du parc immobilier de cette ville. Nous avons ensuite utilisé le modèle EnergyPlus du département américain de l’Énergie pour simuler la consommation d’énergie horaire pour chacun de ces 22 000 foyers. Nous avons réalisé deux versions de cette analyse : une avec des pompes à chaleur et une autre avec le fioul dont dispose actuellement la maison. Nous avons comparé ces deux essais pour déterminer les avantages et les coûts de la conversion aux pompes à chaleur.

Pour évaluer les dommages à la santé humaine, nous avons utilisé des modèles intégrés de qualité de l’air développés par des chercheurs de Carnegie Mellon. Pour évaluer les dommages environnementaux, nous avons utilisé le coût social du carbone.

La conclusion la plus importante était que vous pouvez économiser de l’argent et réduire les dommages sociaux – surtout maintenant – en doublant la proportion de maisons équipées de pompes à chaleur.

Quel pourcentage de foyers américains pourrait bénéficier financièrement – sous forme de factures de services publics moins élevées – de l’installation d’une pompe à chaleur électrique, et quel pourcentage de ces foyers pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre en installant une pompe à chaleur ?

Environ un tiers des maisons unifamiliales en bénéficieraient financièrement, compte tenu du coût supplémentaire d’installation de pompes à chaleur par rapport à une cuisinière à gaz. Toutes ces maisons réduiraient les émissions de gaz à effet de serre.

Quels sont certains des principaux obstacles à l’adoption généralisée des pompes à chaleur aux États-Unis ?

Du point de vue du propriétaire, le coût perçu plus élevé de l’installation de pompes à chaleur est le principal obstacle. Je dis perçu parce que dans de nombreuses régions du pays, les pompes à chaleur seraient plus que rentables sur leur durée de vie. Lorsqu’un propriétaire doit remplacer un poêle et la climatisation, l’installation d’une thermopompe qui peut chauffer et refroidir peut être l’option la moins chère. Un autre obstacle majeur est que les installateurs peuvent ne pas en savoir assez sur les pompes à chaleur pour éduquer adéquatement les clients.

Quel est le potentiel d’adoption d’une pompe à chaleur résidentielle dans un État froid comme le Michigan ?

Très bien sur le long terme. En termes de capacité à faire le travail, les pompes à chaleur fonctionnent de manière beaucoup plus fiable et efficace dans les climats froids. Vous continuerez à vous améliorer. À mesure que les étés se réchauffent, le fait que les pompes à chaleur peuvent également fonctionner comme des systèmes de climatisation efficaces devient de plus en plus précieux.

Néanmoins, nous devons continuer à investir pour rendre les pompes à chaleur moins chères et plus efficaces. Nous devrions également investir pour rendre notre parc immobilier plus efficace en aidant à l’altération. En plus du climat froid, l’un des défis est que le réseau électrique du Midwest est encore trop dépendant du charbon et du gaz naturel. Nous devrions soit nous tourner vers des sources qui ne produisent aucune émission de dioxyde de carbone, soit absorber les émissions des centrales électriques au charbon et au gaz et les lier de manière permanente.


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Plus d’information:
Thomas A. Deetjen et al., U.S. Residential Heat Pumps: The Private Economic Potential and Its Emissions, Health, and Grid Impacts, Lettres de recherche environnementale (2021). DOI : 10.1088 / 1748-9326 / ac10dc

Fourni par l’Université du Michigan

citation: Les pompes à chaleur pour bâtiments résidentiels pourraient-elles faire partie de la solution de climatisation ? (2021, 30 juillet), consulté le 31 juillet 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-07-residential-climate-solution.html

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