Comment empêcher le givre sur une pompe à chaleur ?

L'hiver apporte son lot de défis pour les propriétaires de pompes à chaleur. Parmi ces défis, la formation de givre sur l'unité extérieure est un phénomène fréquent qui peut affecter les performances de votre système de chauffage. Comprendre pourquoi cet événement se produit et comment y remédier est essentiel pour maintenir l'efficacité de votre pompe à chaleur air-eau tout au long de cette saison. Que vous soyez un propriétaire novice ou expérimenté, vous trouverez ici des informations précieuses pour optimiser le fonctionnement de votre pompe à chaleur et assurer votre confort thermique, même par les températures les plus basses. 

Une pompe à chaleur (PAC) fonctionne en extrayant l'énergie thermique présente dans l'air extérieur, même lorsqu'il fait froid, pour la transférer à l'intérieur de votre habitation. Ce processus implique l'utilisation d'un fluide frigorigène qui circule entre l'unité extérieure et l'unité intérieure de la pompe à chaleur air-eau bibloc.

L'unité extérieure de la pompe à chaleur exposée aux éléments, joue un rôle essentiel dans ce processus. Elle capte l'air ambiant et le fait passer sur un échangeur thermique contenant le fluide frigorigène. Ce dernier absorbe la chaleur de l'air, même si celui-ci est froid, grâce à ses propriétés thermodynamiques particulières. 

Le givrage se produit généralement en hiver, lorsque la température extérieure descend en dessous de 7°C et que l'humidité de l'air est élevée. Dans ces conditions, l'humidité présente dans l'air peut se condenser sur les surfaces froides de l'unité extérieure, notamment sur l'échangeur thermique.

Lorsque la température de surface de l'échangeur est inférieure au point de rosée de l'air ambiant, l'eau se condense. Si la température de surface est également inférieure à 0°C, cette eau se transforme en glace, formant ainsi du givre sur l'unité extérieure.

La présence de givre sur l'unité extérieure peut avoir plusieurs conséquences négatives sur le fonctionnement de votre pompe à chaleur :

• Réduction de l'efficacité énergétique. Le givre agit comme un isolant, empêchant un échange thermique efficace entre l'air et le fluide frigorigène.
• Augmentation de la consommation électrique. Pour compenser la perte d'efficacité, la pompe à chaleur doit fonctionner plus longtemps ou plus intensément, ce qui accroît sa consommation d'énergie.
• Diminution du confort thermique. Si le givrage est important, la capacité de chauffage de la pompe à chaleur peut être significativement réduite, entraînant une baisse de la température intérieure.
• Risque de dommages mécaniques. Dans les cas extrêmes, une accumulation excessive de givre peut endommager les composants de l'unité extérieure, notamment le ventilateur.

Malgré toutes les précautions prises, il peut arriver que votre pompe à chaleur givre en hiver. Dans ces cas-là, certaines solutions permettent d'empêcher le givre de la PAC de manière efficace et sûre. Voici les principales méthodes à connaître et à appliquer pour dégivrer votre pompe à chaleur.    

La plupart des pompes à chaleur modernes sont équipées d'un système de dégivrage automatique. Comprendre son fonctionnement peut vous aider à l'optimiser :

• Principe de fonctionnement. Le dispositif inverse temporairement le cycle du compresseur de la pompe à chaleur, envoyant de l'air chaud vers l'unité extérieure pour faire fondre le givre.
• Déclenchement. Généralement activé par des capteurs de température ou de pression, ou à intervalles réguliers prédéfinis.
• Durée. Le cycle de dégivrage dure généralement entre 5 et 15 minutes, selon les modèles et les conditions.

Optimisation :

• Vérifiez que les paramètres de déclenchement sont adaptés à votre climat local.
• Assurez-vous que les capteurs sont propres et fonctionnels.
• Consultez un professionnel pour ajuster les réglages si le dégivrage semble inefficace ou trop fréquent.

Les composants de la pompe à chaleur joue également pour éviter le givre. Par exemple, la PAC Edge Evo 2.0 de la marque Clivet est équipée d'une batterie avec tubes en cuivre et ailettes en aluminium, traitée pour empêcher le gel et augmenter la résistance à la corrosion. 

Le pressostat est un dispositif qui peut compléter ou améliorer le système de dégivrage automatique. Il faut néanmoins différencier les pressostat basse température et haute température en fonction de votre PAC. Certains appareils sont déjà équipés d'un pressostat tel que la PAC bibloc Ixtra M de la marque Atlantic. Pour savoir si la votre en est équipée, il suffit de se référer au schéma des composants de votre équipement.

Fonction : Le pressostat surveille la pression d'évaporation dans le circuit de réfrigération et déclenche le dégivrage au bout de 5 minutes lorsque celle-ci chute en dessous d'un certain seuil.

Avantages :

• Déclenchement plus précis du dégivrage.
• Réduction des cycles de dégivrage inutiles.
• Amélioration de l'efficacité globale du système.

Installation : Généralement réalisée par un professionnel, le pressostat peut être envisagé si votre pompe à chaleur n'en est pas déjà équipée.

Fonction : Le cordon chauffant a pour objectif de favoriser l'écoulement des condensats.

Avantages : 

• Empêcher le givre dans la canalisations d'eau et le bac de condensats
• Éviter l'accumulation de givre sur l'évaporateur
• Permet à la PAC de fonctionner sans interruption même par temps de froid.

Installation : Il suffit d'enrouler le cordon chauffant dans le bac à condensats et autour des zones sensibles.

Fonction : La soupape antigel libère une petite quantité de fluide du circuit hydraulique lorsque la température extérieure descend en dessous d’un seuil prédéfini, souvent aux alentours de 3°C.

Avantages :

• La soupape antigel protège activement les parties sensibles de l’installation en empêchant la formation de glace.
• Elle diminue le risque de fissures dans les tuyaux ou d’usure prématurée des échangeurs de chaleur.
• Moins de réparations ou de remplacements dus aux dégâts causés par le gel.

Installation : Ce dispositif doit être installé uniquement en position verticale, avec le conduit d’évacuation tourné vers le bas, afin que l'eau évacuée puisse s'écouler correctement et librement vers l'extérieur. Elles doivent être positionnées loin des sources de chaleur pour ne pas compromettre leur fonctionnement. Il est conseillé d’installer les soupapes antigel sur les deux tuyauteries (départ et retour). Dans le cas contraire, une tuyauterie risquerait de rester pleine d’eau, ce qui entraînerait un risque de formation de glace.

Dans certains cas, une intervention manuelle sur la pompe à chaleur pour la dégivrer peut être nécessaire. Voici quelques méthodes à connaître :

Inspection visuelle : Vérifiez régulièrement l'état de votre unité extérieure, surtout par temps froid et humide.

Nettoyage doux :

• Utilisez un balai à poils souples pour retirer délicatement la neige ou le givre léger.
• N'utilisez jamais d'objets tranchants ou de grattoirs qui pourraient endommager l'unité.

Eau tiède :

• En cas de givre léger, vous pouvez verser doucement de l'eau tiède (pas chaude) sur l'unité.
• Assurez-vous qu'elle s'écoule correctement et ne gèle pas à nouveau immédiatement.

Il est important de reconnaître les situations qui nécessitent l'intervention d'un expert :

• Givrage récurrent. Si votre pompe à chaleur givre fréquemment malgré un entretien régulier, un professionnel pourra diagnostiquer le problème sous-jacent.
• Dysfonctionnement du système de dégivrage. Si le dégivrage automatique ne semble pas fonctionner correctement, une intervention technique est nécessaire.
• Givre épais ou persistant. Un givre qui ne disparaît pas avec les méthodes habituelles peut indiquer un problème plus sérieux.
• Bruits anormaux ou performances limitées. Ces signes, combinés au givrage, peuvent indiquer des problèmes mécaniques nécessitant une expertise professionnelle.

Le givrage des pompes à chaleur est un fait qui peut être attribué à plusieurs facteurs. Comprendre ces causes vous aidera à mieux prévenir et gérer ce problème. Examinons en détail les principales raisons pour lesquelles votre pompe à chaleur peut être sujette au givrage.

Le facteur le plus évident et le plus courant du givrage est lié aux conditions météorologiques hivernales. Lorsque la température extérieure chute et que l'humidité de l'air est élevée, les conditions sont réunies pour favoriser la formation de givre sur votre pompe à chaleur.

• Température basse. Quand le mercure descend en dessous de 7°C, le risque de givrage augmente considérablement. À ces températures, le fluide frigorigène dans l'échangeur thermique peut refroidir suffisamment la surface de l'unité pour que l'humidité de l'air se condense et gèle.
• Humidité élevée. Un taux d'humidité conséquent dans l'air accentue le phénomène. Plus l'air est humide, plus il y a de vapeur d'eau susceptible de se condenser et de geler au contact des surfaces froides de la pompe à chaleur.
• Précipitations. La pluie, la neige ou même le brouillard peuvent directement apporter de l'humidité sur les surfaces de l'unité extérieure, accélérant ainsi le processus de givrage.

Outre les conditions météorologiques, certains problèmes techniques ou de maintenance peuvent également entraîner ou aggraver la formation de givre sur une pompe à chaleur.

• Défaillance du système de dégivrage. La plupart des pompes à chaleur modernes sont équipées d'un système de dégivrage automatique. Si ce système ne fonctionne pas correctement, le givre peut s'accumuler plus rapidement et plus fréquemment.
• Niveau de fluide frigorigène inadéquat. Un niveau trop bas ou trop élevé de fluide frigorigène peut perturber le fonctionnement normal de la pompe à chaleur et favoriser le dépôt de glace.
• Filtres encrassés. Des filtres sales amoindrissent le flux d'air à travers l'unité, ce qui peut entraîner une baisse de température excessive de l'échangeur thermique et favoriser le givrage.
• Ventilateur défectueux. Un ventilateur qui ne fonctionne pas correctement peut ne pas assurer une circulation d'air suffisante, créant des conditions propices au givrage.   

L'endroit où est installée l'unité extérieure de votre PAC peut également jouer un rôle important dans la formation de givre sur une pompe à chaleur.

• Exposition aux intempéries. Une unité trop exposée aux vents dominants, à la pluie ou à la neige sera plus susceptible de givrer.
• Manque de circulation d'air. Si l'unité est installée dans un espace confiné ou trop près d'un mur, la circulation d'air peut être entravée, favorisant l'accumulation d'humidité et le givrage.
• Proximité de sources d'humidité. L'installation près d'une source d'humidité comme un toit avec gouttière mal orientée ou une zone d'écoulement d'eau peut augmenter le risque de givrage.
• Orientation inadéquate. Une unité mal orientée par rapport au soleil peut ne pas bénéficier de la chaleur naturelle qui pourrait aider à prévenir ou à réduire le givrage.

En comprenant ces différentes causes, vous serez mieux équipé pour prendre les mesures préventives nécessaires et réagir efficacement en cas de givrage de votre pompe à chaleur.

Le domaine des pompes à chaleur est en constante évolution, et les fabricants développent continuellement de nouvelles technologies pour lutter contre le problème du givrage. Ces innovations visent à améliorer l'efficacité énergétique et à diminuer la fréquence des interventions de dégivrage. Voici un aperçu des avancées les plus prometteuses dans ce domaine.

Les systèmes de dégivrage intelligents représentent une avancée significative dans la lutte contre le givrage :

• Capteurs. Utilisation de capteurs multiples (température extérieure, humidité, pression) pour une détection plus précise des conditions propices au givrage.
• Algorithmes prédictifs. Analyse en temps réel des données pour anticiper la formation de givre et déclencher le dégivrage de manière proactive de la pompe à chaleur.
• Apprentissage automatique. Certains systèmes utilisent l'intelligence artificielle pour s'adapter aux conditions spécifiques de l'environnement et optimiser les cycles de dégivrage au fil du temps.
• Dégivrage ciblé. Plutôt que de dégivrer l'ensemble de l'unité, ces systèmes peuvent cibler spécifiquement les zones givrées, réduisant ainsi la consommation d'énergie.

Des recherches sont en cours pour développer des revêtements spéciaux qui réduisent l'adhérence du givre sur les surfaces de l'échangeur thermique :

• Nano-revêtements hydrophobes. Ces revêtements microscopiques repoussent l'eau, atténuant ainsi la formation de givre.
• Surfaces autonettoyantes. Certains revêtements facilitent l'élimination naturelle du givre, minimisant la nécessité de cycles de dégivrage fréquents.
• Matériaux à changement de phase. Ces revêtements peuvent absorber et libérer de la chaleur de manière contrôlée, aidant à prévenir la formation de givre sur la pompe à chaleur.