Modes de fonctionnement : Monovalent, bivalent et hybride
Introduction : Flexibilité par différents modes de fonctionnement
Les pompes à chaleur et les systèmes de chauffage en général peuvent être exploités de différentes manières pour répondre de façon optimale aux exigences. Dans cet article, nous expliquons les principaux modes de fonctionnement :
- Monovalent : Pompe à chaleur comme seul générateur de chaleur
- Bivalent : Pompe à chaleur + deuxième générateur de chaleur
- Mono-énergétique : Un seul vecteur énergétique, éventuellement deux générateurs de chaleur
- Hybride : Combinaison intelligente de différents systèmes
Que signifient ces termes ?
Les termes techniques dérivent du latin et décrivent le nombre de générateurs de chaleur :
| Terme | Signification | Nombre de générateurs |
|---|---|---|
| Monovalent | « À une valeur » | 1 |
| Bivalent | « À deux valeurs » | 2 |
| Trivalent | « À trois valeurs » | 3 |
La « valence » décrit le nombre de générateurs de chaleur différents dans le système.
Fonctionnement monovalent
En fonctionnement monovalent, la pompe à chaleur est le seul générateur de chaleur. Elle couvre 100% des besoins en chaleur – même les jours les plus froids.
Conditions requises
Pour que le fonctionnement monovalent fonctionne, certaines conditions doivent être remplies :
| Exigence | Explication |
|---|---|
| Dimensionnement suffisant | La pompe à chaleur doit couvrir les pointes de charge |
| Bâtiment bien isolé | Faibles besoins en chaleur |
| Système basse température | Chauffage au sol idéal |
| Source de chaleur adaptée | Air, sol ou nappe phréatique |
Principe de fonctionnement
Température extérieure : -15°C à +20°C
│
▼
Pompe à chaleur ──────► 100% approvisionnement en chaleurLa pompe à chaleur fonctionne toute l'année et adapte sa puissance aux besoins (technologie inverter).
Avantages du fonctionnement monovalent
Le fonctionnement avec un seul générateur de chaleur offre des avantages clairs :
| Avantage | Explication |
|---|---|
| Système simple | Une seule source de chaleur |
| Efficacité maximale | Pas de changement entre systèmes |
| 100% renouvelable | Avec électricité verte, totalement neutre en CO2 |
| Faible entretien | Un seul système à entretenir |
Inconvénients du fonctionnement monovalent
La simplicité a cependant aussi ses limites :
| Inconvénient | Explication |
|---|---|
| Investissement plus élevé | Pompe à chaleur doit être plus grande |
| Efficacité par grand froid | Moins efficace à très basses températures |
| Exigences du bâtiment | Ne convient pas à tous les bâtiments anciens |
Quand est-ce judicieux ?
- Nouvelles constructions avec bonne isolation
- Bâtiments bien rénovés
- Bâtiments avec chauffage au sol
- Pompes géothermiques ou eau-eau (source de chaleur stable)
Fonctionnement bivalent
En fonctionnement bivalent, la pompe à chaleur travaille avec un deuxième générateur de chaleur (p.ex. chaudière gaz ou fioul, chauffage électrique).
Deux variantes
Bivalent-parallèle
Les deux générateurs de chaleur travaillent simultanément quand les besoins sont élevés.
┌── Pompe à chaleur ──┐
Besoins élevés ────►│ ├──► Chauffage
└── Chauffage appoint ┘Bivalent-alternatif
À partir d'une certaine température (point de bivalence), le deuxième générateur prend complètement le relais.
Au-dessus de -5°C : Pompe à chaleur ────────► Chauffage
En-dessous de -5°C : Chauffage d'appoint ───► Chauffage
(Pompe à chaleur arrêtée)Le point de bivalence
Le point de bivalence est la température extérieure à laquelle :
- La pompe à chaleur atteint sa limite de puissance
- Le deuxième générateur de chaleur intervient
Valeurs typiques : -3°C à -8°C
Avantages du fonctionnement bivalent
La combinaison de deux générateurs de chaleur offre des avantages spécifiques :
| Avantage | Explication |
|---|---|
| Pompe à chaleur plus petite | Pas besoin de dimensionner pour les cas extrêmes |
| Investissement moindre | Pompe à chaleur moins chère |
| Flexibilité | Efficacité optimale selon les conditions |
| Sécurité d'approvisionnement | Backup disponible |
Inconvénients du fonctionnement bivalent
La flexibilité comporte aussi des inconvénients :
| Inconvénient | Explication |
|---|---|
| Deux systèmes | Entretien plus important |
| Régulation plus complexe | La commutation doit fonctionner |
| Combustibles fossiles | Avec gaz/fioul comme backup, pas neutre en CO2 |
Avantages et inconvénients selon la variante
Les deux variantes du fonctionnement bivalent ont chacune leurs caractéristiques propres :
| Variante | Avantage | Inconvénient |
|---|---|---|
| Bivalent-parallèle | Pompe à chaleur fonctionne plus longtemps (plus d'efficacité) | Les deux systèmes actifs simultanément |
| Bivalent-alternatif | Séparation claire | Pompe à chaleur arrêtée par grand froid |
Fonctionnement mono-énergétique
À ne pas confondre avec monovalent !
Mono-énergétique signifie : Un seul vecteur énergétique est utilisé – même si plusieurs générateurs de chaleur sont présents.
Exemple
Électricité solaire ──────┬──► Pompe à chaleur
│
└──► Résistance électriqueLes deux générateurs de chaleur utilisent le courant électrique – le système est bivalent (deux générateurs), mais mono-énergétique (un vecteur énergétique).
Avantage
Avec de l'électricité verte, l'ensemble du système peut fonctionner 100% neutre en CO2 !
Pompes à chaleur hybrides
La pompe à chaleur hybride est la combinaison intelligente d'une pompe à chaleur et d'un générateur de chaleur conventionnel.
Structure
Souvent, les deux générateurs sont intégrés dans une unité compacte :
- Pompe à chaleur (primaire)
- Chaudière à condensation ou chauffage électrique (secondaire)
- Régulation intelligente (intégrée)
Principe de fonctionnement
Le fonctionnement hybride bascule automatiquement entre les modes :
Selon la température extérieure et les besoins en chaleur, le système choisit automatiquement le mode optimal :
| Situation | Mode de fonctionnement |
|---|---|
| Normal (doux) | Pompe à chaleur seule |
| Besoins accrus | Les deux en parallèle |
| Froid extrême | Pompe à chaleur + chaudière |
| Très grand froid | Chaudière seule |
La régulation intelligente décide
La régulation optimise automatiquement selon :
- Température extérieure
- Besoins actuels en chaleur
- Rentabilité (prix électricité vs. gaz)
- Efficacité de la pompe à chaleur
Avantages de la pompe à chaleur hybride
La combinaison intelligente offre de nombreux avantages :
| Avantage | Explication |
|---|---|
| Parfaitement accordée | Composants s'harmonisent parfaitement |
| Compacte | Souvent un seul appareil au lieu de deux |
| Intelligente | Optimisation automatique |
| Économique | Utilise toujours la source de chaleur la moins chère |
| Évolutive | Part pompe à chaleur peut être augmentée ultérieurement |
Inconvénients de la pompe à chaleur hybride
Malgré les nombreuses qualités positives, il y a aussi des limitations :
| Inconvénient | Explication |
|---|---|
| Pas 100% renouvelable | Avec backup gaz, combustibles fossiles |
| Système plus complexe | Plus de composants |
| Dépendance au fabricant | Souvent seulement avec certaines combinaisons |
Quand est-ce judicieux ?
- Rénovation dans l'existant – chaudière existante complétée
- Bâtiments anciens avec besoins en chaleur élevés
- Période de transition vers le chauffage entièrement renouvelable
- Si raccordement gaz existe
Aperçu : Quel mode pour qui ?
L'aperçu suivant montre quel mode de fonctionnement convient le mieux à quelle situation :
| Mode de fonctionnement | Idéal pour | Pas adapté pour |
|---|---|---|
| Monovalent | Nouvelles constructions, bâtiments rénovés | Bâtiments anciens non rénovés |
| Bivalent-parallèle | Bâtiments anciens à besoins modérés | — |
| Bivalent-alternatif | Régions très froides | Climats doux |
| Hybride | Rénovations, bâtiments existants | Nouvelles constructions (surdimensionné) |
Aide à la décision
Questions d'orientation
-
Quelle est la qualité de l'isolation du bâtiment ?
- Bonne → Monovalent possible
- Mauvaise → Bivalent/Hybride judicieux
-
Quel système de chauffage est en place ?
- Chauffage au sol → Monovalent idéal
- Anciens radiateurs → Éventuellement bivalent
-
Y a-t-il un raccordement gaz ?
- Oui → Étudier option hybride
- Non → Backup électrique ou monovalent
-
Quelle importance a le 100% renouvelable ?
- Très importante → Monovalent ou mono-énergétique
- Moins importante → Toutes options ouvertes
Conclusion
Résumé: Le choix du mode de fonctionnement dépend de l'état du bâtiment, du système de chauffage existant, de la zone climatique, du budget et des objectifs environnementaux personnels. Pour les nouvelles constructions bien isolées, le fonctionnement monovalent est généralement le meilleur choix – la pompe à chaleur assure seule l'ensemble des besoins en chauffage. Pour les bâtiments anciens, les systèmes hybrides offrent une transition en douceur vers la pompe à chaleur et permettent de continuer à utiliser les installations existantes jusqu'à une rénovation complète.
Suite : Dans l'article suivant Types de pompes à chaleur et le duo de rêve avec les installations solaires, découvrez tout sur les pompes air-eau, géothermiques et la combinaison optimale avec le photovoltaïque.
La série complète « Pompes à chaleur »
- L'anti-réfrigérateur : Comment fonctionne une pompe à chaleur ? – Fondamentaux
- Les composants : Échangeur de chaleur, compresseur et détendeur – Composants
- Indicateurs clés et dimensionnement des pompes à chaleur – COP, SPF et plus
- Modes de fonctionnement : Monovalent, bivalent et hybride – Vous êtes ici
- Types de pompes à chaleur et le duo de rêve avec les installations solaires – Air-eau, géothermique & solaire