Pour chauffer une maison ou une piscine, la pompe à chaleur est une solution économique et écologique. Cet équipement produit de la chaleur grâce à l’énergie récupérée dans l’air, l’eau ou le sol. Selon son COP, il produit plus d’énergie qu’il n’en consomme. Une pompe à chaleur, comment cela fonctionne vraiment ? Cet article vous explique le fonctionnement de cet appareil de chauffage.
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Chauffage par une pompe à chaleur : comment cela marche ?
Une pompe à chaleur est avant tout un équipement de chauffage. Certains modèles, dits réversibles, servent également pour la climatisation d’une maison. Pour savoir comment fonctionne une pompe à chaleur, découvrons davantage cet équipement.
La pompe à chaleur, un extracteur d’énergie
La pompe à chaleur est un extracteur d’énergie. Elle récupère des calories dans l’air, l’eau ou le sol pour ensuite les transmettre dans son circuit afin de chauffer une maison.
Les pompes à chaleur aérothermiques récupèrent de l’énergie dans l’air extérieur grâce à un module extérieur. Les PAC géothermiques et aquathermiques puisent de l’énergie dans le sol, l’eau dans la nappe phréatique ou dans une source d’eau grâce à des capteurs.
La pompe à chaleur, un équipement de chauffage thermodynamique
La pompe à chaleur est un équipement de chauffage thermodynamique. Elle fonctionne grâce à un circuit étanche et fermé contenant du fluide caloporteur. Ce dernier capte la chaleur récupérée par l’appareil, puis la transmet en changeant d’état. Pour chauffer un logement, la PAC :
- Capte la chaleur dans l’air, l’eau ou le sol,
- Injecte les calories dans son circuit en les transmettant au fluide caloporteur,
- Valorise l’énergie et la transforme en une chaleur suffisante pour le chauffage,
- Transmets la chaleur produite au circuit de chauffage ou la diffuse directement dans la maison selon le type de pompe à chaleur.
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Schéma de fonctionnement d’une pompe à chaleur
Une PAC est constituée de 4 composants dans lesquels circule un fluide caloporteur. La production et la diffusion de la chaleur se font dans un circuit fermé grâce aux différents éléments de la PAC : l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur.
L’évaporateur d’une pompe à chaleur
La production de la chaleur commence dans l’évaporateur de la pompe à chaleur. À cette étape, les calories récupérées sont transmises au fluide frigorigène qui s’évapore au contact de la chaleur.
Le compresseur d’une pompe à chaleur
Le fluide frigorigène est à l’état gazeux au niveau du compresseur. Ce composant de la pompe à chaleur fait augmenter la température et la pression du fluide caloporteur sous forme de gaz.
Le condenseur d’une pompe à chaleur
Arrivant au condenseur, le fluide frigorigène est à haute température et pression. Cet élément assure la condensation du fluide et le transfert de chaleur vers le circuit de chauffage. En transférant sa chaleur, le gaz frigorigène baisse de température au niveau du condenseur.
Le détendeur d’une pompe à chaleur
Le fluide frigorigène passe de l’état gazeux à l’état liquide au niveau du détendeur. Il baisse de pression et repasse dans l’évaporateur. Le cycle thermodynamique reprend alors.
Vous connaissez maintenant les différents éléments d’une pompe à chaleur et le cycle thermodynamique. Découvrez ci-après comment fonctionne une pompe à chaleur selon le type d’équipement.
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Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Le principe de fonctionnement des pompes à chaleur est généralement le même. Le mode de récupération et de distribution de la chaleur peut cependant être différent selon le type d’équipement : PAC air/eau, air/air, sol/eau, eau/eau…
Fonctionnement d’une pompe à chaleur air/eau
La pompe à chaleur air/eau est une PAC aérothermique. Elle puise des calories dans l’air grâce à son unité extérieure. L’énergie récupérée est ensuite injectée dans le circuit de l’appareil pour être valorisée. La chaleur produite est diffusée grâce à un système de chauffage central comme un plancher chauffant ou un radiateur. Dans le cas d’une pompe à chaleur de piscine, la chaleur est directement transmise dans l’eau grâce au fluide caloporteur.
La pompe à chaleur air/eau permet de chauffer un logement ou une piscine de façon efficace. Elle offre un bon rendement. Sa performance dépend toutefois de la température extérieure.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur air/air
La pompe à chaleur air/air est un modèle de PAC aérothermique. Son principe de fonctionnement est plus ou moins le même que celui d’une pompe à chaleur air/eau. La différence entre les deux équipements réside dans la diffusion de la chaleur. La pompe à chaleur air/air suit un cycle thermodynamique pour chauffer un logement. En effet, elle :
- Puise de l’énergie dans l’air extérieur grâce à un module extérieur,
- Augmente sa température au sein de son circuit,
- Distribue la chaleur produite grâce à son module intérieur ou ses modules intérieurs (PAC air/air multisplit).
Les pompes à chaleur air/air existent en modèle réversible. Ce type de PAC peut être utilisé pour chauffer la maison en hiver et la rafraîchir en été. Une pompe à chaleur réversible chauffe l’intérieur d’une habitation de la même façon qu’une PAC classique. En mode climatisation, son cycle de fonctionnement est inversé. La pompe à chaleur air/air extrait la chaleur dans l’air intérieur pour l’envoyer vers l’extérieur de la maison.
À noter que les PAC air/air ne peuvent pas être utilisées pour le chauffage d’une piscine. Ce type d’équipement est considéré comme énergivore. Son installation ne permet généralement pas de bénéficier d’aides financières.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur sol/eau
La pompe à chaleur sol/eau est une PAC géothermique. Elle extrait de l’énergie dans le sol grâce à des capteurs implantés dans la terre à une certaine profondeur. Les calories récupérées sont transmises au fluide caloporteur qui est soumis à une haute pression au sein du circuit de l’appareil. À haute température, ce fluide transmet sa chaleur au circuit de chauffage (plancher chauffant ou radiateur) pour chauffer la maison.
La pompe à chaleur sol/eau est appréciée pour sa performance. Son coût est cependant plus élevé.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur eau/eau
La pompe à chaleur eau-eau est une PAC aquathermique. Elle puise des calories dans une source d’eau ou dans l’eau présente dans la nappe phréatique du sol. L’énergie captée est ensuite valorisée au sein de son circuit. La PAC eau/eau est généralement associée à un plancher chauffant ou à un radiateur qui assure la diffusion de la chaleur dans la maison.
