Efficace, économique et écologique, la pompe à chaleur (PAC) est un système de chauffage de plus en plus apprécié. Cet équipement exploite les calories dans l’air, l’eau ou le sol pour produire de la chaleur. Son fonctionnement se repose sur le principe de la thermodynamique. La production et le transfert de chaleur se font dans un circuit fermé. Pour savoir comment fonctionne une PAC, retrouvez dans ce guide le circuit d’une pompe à chaleur.
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Présentation de la pompe à chaleur
La pompe à chaleur est un équipement de chauffage thermodynamique. Elle s’utilise également pour la production d’eau chaude sanitaire (ECS). Selon la ressource naturelle utilisée pour la production de chaleur, il existe 3 grandes familles de pompe à chaleur, à savoir les PAC géothermiques, les PAC aérothermiques et les PAC aquathermiques.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur géothermique ?
La pompe à chaleur géothermique exploite les calories du sol pour produire de la chaleur. La récupération de l’énergie se fait à l’aide de capteurs verticaux ou horizontaux implantés dans la terre. Ce type de PAC est le plus performant. Son installation est cependant plus complexe, ce qui explique son coût plus élevé. De manière générale, il existe deux types de PAC géothermiques :
- Les pompes à chaleur sol/sol,
- Les pompes à chaleur sol/eau.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur aérothermique ?
La pompe à chaleur aérothermique capte des calories dans l’air pour chauffer une maison ou une piscine. Elle se compose souvent d’une unité extérieure qui capte la chaleur dans l’air et d’une unité intérieure qui assure le transfert de la chaleur. Ce type de PAC est également efficace. Sa performance dépend cependant de la température extérieure. Selon le mode de transmission de chaleur, il existe 2 types de PAC aérothermiques :
- Les pompes à chaleur air/air,
- Les pompes à chaleur air/eau.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur aquathermique ?
La pompe à chaleur aquathermique récupère des calories dans l’eau. Elle constitue un équipement de chauffage efficace. Son achat et son installation demandent un budget assez conséquent. La PAC aquathermique rassemble les pompes à chaleur eau/eau.
Les pompes à chaleur utilisent donc de l’énergie renouvelable et gratuite pour fonctionner, ce qui en fait un équipement de chauffage économique.
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Principe de la pompe à chaleur
Afin d’assurer le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire, le principe de la pompe à chaleur se repose sur la thermodynamique. Le fonctionnement d’une PAC se repose sur la récupération de calories dans l’eau, l’air ou le sol, leur transformation, puis la distribution de la chaleur. Les PAC réversibles fonctionnent différemment.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Le circuit frigorifique de la pompe à chaleur lui permet de transférer de la chaleur d’un milieu chaud où elle récupère des calories, vers un milieu froid (la piscine ou la maison). L’habitation devient alors un récepteur de chaleur et l’air, l’eau ou le sol une source d’énergie.
Les calories récupérées dans l’air, le sol ou l’eau passent dans le circuit de la pompe à chaleur pour être transformées en chaleur suffisante pour le chauffage ou la production d’ECS (eau chaude sanitaire). La diffusion de la chaleur à l’intérieur de la maison peut se faire directement grâce à des émetteurs de chaleur ou par le biais d’un système de chauffage central (plancher chauffant ou un radiateur) selon le type de PAC.
Comment fonctionne une pompe à chaleur réversible ?
Une pompe à chaleur réversible est un équipement 2 en 1. Elle constitue à la fois une solution de chauffage et de climatisation. Il s’agit généralement d’une PAC air/air. Le chauffage d’une maison se fait en quelques étapes :
- Récupération de l’énergie dans l’air ambiant grâce à une unité extérieure,
- Transformation de l’énergie en une chaleur suffisante pour le chauffage au sein du circuit de la PAC,
- Distribution de la chaleur dans la maison grâce à des émetteurs (gaines encastrables, consoles murales, cassettes…).
En mode climatisation, la pompe à chaleur air/air fonctionne de manière inverse. La PAC absorbe l’air chaud dans la maison, pour ensuite la rejeter en dehors de l’habitation.
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Circuit d’une pompe à chaleur
Le circuit d’une pompe à chaleur renferme du fluide frigorigène qui circule dans les différents éléments de la PAC sous différents états (liquide ou gazeux). La production de chaleur se fait en circuit fermé.
Le fluide frigorigène dans le circuit d’une PAC
Le fluide frigorigène assure le transfert de la chaleur dans le circuit de la PAC. Il passe de l’état liquide à l’état gazeux, puis inversement selon l’étape de la production de chaleur. Ce fluide réfrigérant devient gazeux quand sa pression augmente. Il se condense et libère l’énergie thermique quand la pression baisse, ce qui permet de transférer la chaleur. Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur se base donc sur le changement d’état physico-chimique du fluide frigorigène qui circule dans son circuit étanche.
Bon à savoir. Le fluide frigorigène est utilisé dans les différents systèmes de production de froid comme les réfrigérateurs.
Les éléments constituant le circuit d’une pompe à chaleur
La pompe à chaleur est constituée de 4 éléments principaux :
- L’évaporateur : élément assurant la récupération des calories permettant d’évaporer le fluide frigorigène,
- Le compresseur : élément faisant augmenter la température et la pression de la pompe à chaleur,
- Le condenseur : élément assurant la condensation du fluide frigorigène et le transfert de la chaleur vers le circuit de chauffage,
- Le détendeur : élément qui abaisse la pression du fluide frigorigène pour le transformer à l’état liquide.
Circuit d’une pompe à chaleur
Le circuit d’une PAC est généralement le même à quelques détails près. Le circuit d’une pompe à chaleur air eau, par exemple, suit le schéma suivant :
- Les calories récupérées dans l’air sont transmises au fluide frigorigène au niveau de l’évaporateur.
- Le fluide frigorigène augmente de température et se transforme en gaz sous haute pression au niveau du compresseur.
- Le fluide frigorigène sous l’état gazeux se condense et transfère sa chaleur au circuit du chauffage central de la maison au niveau du condenseur.
- Le fluide frigorigène se transforme en liquide en baissant de pression au niveau du détendeur, puis il est envoyé vers l’évaporateur.
- Le cycle reprend.
Si vous avez décidé d’opter pour une PAC comme système de chauffage, n’hésitez pas à demander l’avis d’un professionnel. Il saura vous indiquer la PAC adaptée à vos besoins.
