Le dégivrage : l'angle mort des cotes de thermopompe
Dans le premier article, on a montré que la performance d'une thermopompe est une courbe, pas une droite entre deux points. Il y a toutefois une pénalité que presque aucune fiche technique ne quantifie honnêtement, et qui ne se lit ni dans le COP « à 47 » ni dans le COP « à 17 » : le dégivrage.
Le dégivrage est réel, important, et différent d'une machine à l'autre, pourtant les cotes le diluent et la plupart des outils de calcul l'ignorent ou lui collent un forfait. C'est l'angle mort de la performance hivernale en climat froid. Voici pourquoi il est si difficile à chiffrer, et pourquoi le fait de l'estimer plus justement change le portrait d'économies présenté au client.
Pourquoi le givre se forme
Le givre apparaît quand la surface du serpentin extérieur est à la fois sous le point de congélation et sous le point de rosée de l'air. L'humidité de l'air s'y dépose alors en glace. Ce n'est pas qu'une question de froid : ça dépend de la température de l'air, de son humidité relative, de la vitesse de l'air, et de la propreté comme de l'état de surface du serpentin.
Conséquence contre-intuitive : le pire du givrage n'est pas par grand froid sec, mais dans une bande humide autour du point de congélation, grosso modo de −5 à +5 °C. C'est exactement la plage la plus fréquente d'un hiver en climat froid et humide : pas les extrêmes rares, mais les milliers d'heures « ordinaires » où l'air est humide et la température tourne autour de zéro. Le dégivrage frappe donc là où il y a le plus d'heures à chauffer.
Le cycle de dégivrage : une double pénalité
Pour faire fondre cette glace, la thermopompe inverse son cycle : elle bascule en mode climatisation pour envoyer du fluide chaud dans le serpentin extérieur. Pendant ces quelques minutes, plusieurs pertes s'additionnent :
- elle ne chauffe plus le bâtiment ;
- elle puise de la chaleur à l'intérieur pour dégeler l'extérieur ;
- le compresseur continue de consommer ;
- l'appoint (résistances) s'active souvent pour tempérer l'air froid soufflé et éviter l'inconfort.
C'est une double, voire triple pénalité : de la chaleur non livrée, de la chaleur retirée de la maison, et de l'énergie dépensée, au moment précis où le bâtiment en demande le plus. Une fiche qui résume tout ça par un seul COP ne peut tout simplement pas le montrer.
Pourquoi l'impact change d'une machine à l'autre
C'est le point le plus mal compris : la pénalité de dégivrage n'est pas une propriété des « thermopompes » en général, c'est une propriété de cette machine-là, dans ce climat-là.
La stratégie de dégivrage à elle seule change tout. Un dégivrage temporisé se déclenche à intervalle fixe, qu'il y ait du givre ou non : il dégèle parfois pour rien, parfois trop tard. Un dégivrage sur demande tente de ne déclencher que lorsque le givre le justifie. Des travaux récents montrent que le moment optimal pour amorcer un dégivrage varie d'environ 22 à 65 minutes selon les conditions : une commande « agressive » peut dégivrer toutes les 45 minutes, une autre imposer 4 heures entre deux cycles. À température extérieure identique, deux appareils peuvent donc encaisser une pénalité très différente.
| Facteur | Pourquoi ça change la pénalité |
|---|---|
| Stratégie (temporisée vs sur demande) | Détermine la fréquence et l'à-propos des cycles |
| Géométrie du serpentin et des ailettes | Influe sur l'accumulation de givre et la rétention d'eau |
| Réfrigérant | Modifie le comportement à basse température |
| Modulation (inverter vs simple étage) | Change la température de surface et la fréquence de givrage |
| Humidité locale du site | Plus l'air est humide près de 0 °C, plus le givre s'accumule vite |
Deux unités aux cotes 17/47 identiques peuvent ainsi se comporter très différemment sur le terrain, uniquement à cause du dégivrage.
Ce que les cotes ne disent pas
La norme AHRI 210/240, celle qui produit le HSPF et le HSPF2, n'ignore pas complètement le dégivrage : elle inclut un essai de givrage, le point H2, autour de 35 °F (~1,7 °C), à une seule condition d'humidité. Mais ce résultat unique est ensuite fondu dans un facteur saisonnier composite, calculé pour une région de référence. Le dégivrage s'y retrouve dilué dans une seule note saisonnière, à une humidité, avec la logique de dégivrage d'un appareil donné.
Résultat : les fiches étendues détaillent rarement le dégivrage, les manufacturiers eux-mêmes ont de la difficulté à le chiffrer, et l'écart avec le terrain est important. La littérature est sans appel : pendant le givrage, le COP peut chuter de l'ordre de 40 % et la capacité de plus de 40 % ; et négliger le givrage en conception peut « surestimer fortement la performance », avec des coûts totaux jusqu'à ~70 % plus élevés une fois le dégivrage pris en compte. Une cote n'est pas faite pour capturer ça : elle sert à comparer des appareils, pas à prédire votre facture.
Le piège pour le calcul d'économies
Le dégivrage se concentre dans la bande de températures la plus fréquente de l'hiver. Un calcul qui l'ignore, ou qui lui colle un seul pourcentage forfaitaire, surestime la chaleur réellement livrée, sous-estime l'appoint nécessaire et déplace le point de bascule. Chaque erreur va dans le même sens : optimiste. On promet alors des économies trop belles et une PRI plus courte que la réalité.
Côté efficacité, c'est le jumeau de l'erreur 17/47 côté capacité : invisible sur la fiche, bien présent sur la facture.
Ce que fait Optima
Optima ne fait pas disparaître le dégivrage et ne prétend pas le calculer parfaitement : il l'estime plus justement que les approches qui l'ignorent ou le forfaitisent. Concrètement, le moteur applique une correction de dégivrage qui dépend à la fois de la température et de la machine, calibrée sur des données réelles, par-dessus la courbe de capacité et de COP, pas à sa place. Cette correction est intégrée heure par heure sur la météo réelle du site, et elle est assortie d'une estimation de l'incertitude.
L'effet se propage alors là où ça compte : sur l'énergie, la capacité utile, le point de bascule, la quantité d'appoint et, au bout, la PRI. La méthode exacte, la forme de la correction et ses paramètres, fait partie du savoir-faire de M-itech et n'est pas publiée. Ce qui compte ici, c'est qu'au lieu d'être ignoré ou approximé d'un seul trait, le dégivrage est estimé avec sa dépendance à la machine et son incertitude.
À retenir
- Le givre est pire dans une bande humide autour de 0 °C, soit la plage la plus fréquente de bien des hivers en climat froid.
- Le dégivrage est une double pénalité : chaleur non livrée, chaleur retirée du bâtiment, et énergie consommée.
- L'impact dépend de la machine (stratégie de dégivrage, serpentin, réfrigérant, modulation) et du site (humidité), pas seulement de la température.
- Les cotes (AHRI 210/240, HSPF/HSPF2) le diluent dans une seule note saisonnière ; l'écart avec le terrain est important.
- Ignorer ou forfaitiser le dégivrage rend le calcul d'économies optimiste et raccourcit la PRI présentée.
- Optima l'estime plus justement : correction dépendante de la machine, par-dessus la courbe de COP, intégrée heure par heure, avec son incertitude (méthode propriétaire, non illustrée).
Cet article explique le dégivrage de façon conceptuelle ; le modèle de dégivrage d'Optima (forme de la correction et paramètres) est propriétaire et n'est pas illustré. Références : AHRI 210/240 (essai de givrage H2, HSPF/HSPF2) ; études de terrain sur le givrage-dégivrage des thermopompes air-air (MDPI, ScienceDirect, Purdue). Les ordres de grandeur sont cités à titre indicatif ; la pénalité réelle dépend de la machine et du site.