Pourquoi les pompes à chaleur sont la réponse aux vagues de chaleur

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Article reproduit avec l'aimable autorisation de RMI. Par Lacey Tan et Mohammad Hassan Fathollahzadeh

Alors qu'une vague de chaleur record a brûlé le nord-ouest du Pacifique plus tôt cet été et encore cette semaine, tuant des centaines de personnes aux États-Unis et au Canada, de nombreux résidents ont réalisé que les étés doux et prévisibles qu'ils connaissaient n'existaient plus. Les scientifiques sont clairs sur le fait que le changement climatique rendra ces épisodes de chaleur extrême plus fréquents dans les années à venir, incitant les habitants de régions comme Seattle, Portland et le nord de la Californie à ajouter la climatisation (AC) à leurs maisons.

À Seattle, où 46% des maisons unifamiliales ne sont pas climatisées, les températures ont atteint 108 ° F le 28 juin, créant des conditions dangereuses à l'intérieur des maisons. Alors, comment assurer la sécurité et le confort des personnes pendant les vagues de chaleur dangereuses et gérer le besoin croissant de climatisation d'une manière respectueuse du climat et équitable ? Les pompes à chaleur sont une solution attrayante pour les décideurs politiques et les résidents, car elles peuvent garder une maison fraîche et confortable de manière efficace en été tout en chauffant la maison sans combustibles fossiles en hiver.

RMI a modélisé les performances de plusieurs options de refroidissement pour une maison de Seattle pendant la vague de chaleur de trois jours en juin 2021 : une pompe à chaleur à air (ci-après pompe à chaleur), une unité de climatisation typique et une unité de climatisation de plus grande capacité.Nous avons constaté que la pompe à chaleur était non seulement capable de maintenir une température de l'air intérieur confortable et sûre pendant une chaleur extrême, mais qu'elle coûtait également 228 $ de moins par an pour fonctionner qu'un système de refroidissement et de chauffage à double combustible (unité AC + fournaise au gaz) . De plus, les émissions de CO2 sont réduites d'environ 25 % pour l'ensemble de la maison lorsqu'elle fonctionne avec la pompe à chaleur par rapport au climatiseur et au four à grande capacité.

Nos résultats montrent clairement que la pompe à chaleur est supérieure pour maintenir une température de l'air intérieur confortable et constante et consomme moins d'électricité que l'unité AC haute capacité de 4 tonnes. Nous avons d'abord examiné une petite unité de climatisation de 2 tonnes - typique du climat historiquement doux de Seattle - mais elle n'a pas réussi à maintenir un environnement intérieur sûr (point de consigne de refroidissement de 75 ° F) pendant l'événement de chaleur extrême. Cela implique qu'une unité AC de grande capacité est nécessaire pour atteindre la température de consigne prédéfinie.

Mais même si cette unité AC haute capacité génère une température de l'air intérieur plus agréable par rapport à l'unité AC typique, elle a encore du mal à atteindre la température de consigne le jour le plus chaud (c'est-à-dire le 28 juin), comme le montre la figure de température ci-dessous. Cela contraste avec la pompe à chaleur, qui était capable de maintenir une température sûre même en cas de chaleur extrême. L'unité AC haute capacité consomme également plus d'électricité que la pompe à chaleur, ce qui ajoute une pression supplémentaire au réseau.

À l'aide de l'outil BEopt du National Renewable Energy Laboratory, nous avons modélisé les scénarios suivants en utilisant une maison unifamiliale existante typique à Seattle sans climatisation, une chaudière à gaz standard et des caractéristiques d'enveloppe relativement efficaces comme référence. Les caractéristiques du bâtiment de la maison sont basées sur le modèle prototype du Pacific Northwest National Laboratory et les données de l'enquête sur la consommation d'énergie résidentielle de 2015. Ce modèle énergétique du bâtiment basé sur la physique utilise les données météorologiques réelles de l'année météorologique de la vague de chaleur de juin 2021. Notre objectif était de voir quel système pouvait atteindre une température de consigne de 75 °F et d'examiner les impacts sur les factures de services publics de la maison.

Scénarios :

Découvertes supplémentaires :

Alors que de plus en plus de personnes aux États-Unis et dans le monde cherchent à rafraîchir leur maison, il est important de s'assurer que l'équipement de refroidissement a un impact minimal sur le climat. Dans les régions chaudes avec un accès croissant à la climatisation (par exemple, l'Inde), des technologies avancées telles que celles présentées dans le cadre du Global Cooling Prize seront essentielles. Dans les régions historiquement douces aux prises avec de nouvelles vagues de chaleur, comme le nord-ouest du Pacifique américain, il existe une opportunité urgente de fournir un chauffage propre en même temps qu'un refroidissement efficace.

Les événements de chaleur extrême de cet été présentent une opportunité claire et un point d'intervention pour les décideurs politiques pour soutenir le déploiement des pompes à chaleur aujourd'hui, en particulier dans les climats plus tempérés à froids. L'économie et la consommation d'énergie entre les deux systèmes plaident en faveur de l'incitation des pompes à chaleur non seulement à répondre à la demande accrue de courant alternatif, mais aussi en tant que stratégie de réduction des émissions de carbone et d'atteinte des objectifs d'action climatique. Une fois qu'un propriétaire installe sa première unité de climatisation centrale, c'est une occasion manquée d'éliminer les combustibles fossiles polluants ou le chauffage par résistance électrique inefficace de la maison pendant au moins 15 ans.

Pour faciliter cette transition pour les ménages, les législateurs et les services publics peuvent favoriser l'adoption de pompes à chaleur modernes avec de nouveaux programmes et incitations qui les rendent abordables pour plus de maisons et réduisent la barrière des coûts initiaux. Une récente loi fédérale présentée par le sénateur Martin Heinrich aiderait les consommateurs à passer aux maisons entièrement électriques en offrant jusqu'à 10 000 $ de rabais, ou 14 000 $ dans le cas des ménages à revenu faible et modéré. Ce projet de loi met particulièrement l'accent sur le radiateur, le chauffe-eau et le système électrique.

Les mesures d'efficacité sont une contrepartie clé de l'électrification et doivent également être prioritaires, ainsi que des exclusions pour garantir que les ménages à revenu faible et moyen peuvent être les premiers à adopter des technologies propres et efficaces.

Pour atteindre nos objectifs climatiques essentiels, il faut éliminer les émissions de tous les secteurs, y compris les bâtiments. Cela signifie que les décideurs de tout le pays doivent donner la priorité à la transition vers des appareils électriques efficaces et modernes comme les pompes à chaleur. Alors que le changement climatique entraîne des conditions météorologiques de plus en plus extrêmes et dangereuses, ces appareils peuvent également jouer un autre rôle essentiel : assurer le confort et la sécurité des personnes chez elles, même dans les pires conditions.

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