Dernière mise à jour le 27 septembre 2023 par Pompe à Chaleur Avenue
Avoir une pompe à chaleur est un investissement plutôt onéreux, mais c’est tout de même avantageux sur le long terme. Son mode de fonctionnement dépendra du type de PAC que vous aurez choisi. Nous allons donc vous décrire les utilités de cette machine ainsi que son mode de fonctionnement dans cet article.
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Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?
Avant de bien comprendre son fonctionnement, il est important de savoir ce qu’est une pompe à chaleur. Il s’agit d’une machine qui permet de fournir de la chaleur en utilisant une source d’énergie extérieure. Elle peut utiliser l’énergie de la terre, de l’air et de l’eau, ce qui définit alors son type :
- Pompe à chaleur air-air,
- Pompe à chaleur eau-air,
- Pompe à chaleur eau-eau,
- Pompe à chaleur sol-eau.
Mais les différents types de pompe à chaleur les plus utilisés sont la PAC air-air et la PAC air-eau qui sont plutôt favorables en fonction de diverses situations géographiques. De plus, sur le long terme, l’eau et l’air sont des ressources renouvelables infinies. Elles sont donc plus faciles à exploiter.
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Quels sont les avantages d’une pompe à chaleur ?
En général, les avantages d’une pompe à chaleur dépendent de son type. Mais nous pouvons quand même voir qu’il y a des avantages communs. En premier lieu, il y a la réduction de votre facture. Bien que la pompe à chaleur ne soit pas un investissement onéreux au début, elle présente quand même de nombreux avantages sur le long terme. En second lieu, une pompe à chaleur est pratique pour l’hiver, car vous pouvez avoir une chaleur idéale sans avoir à gonfler votre facture. Cela vous évite également d’augmenter votre radiateur et charger vos frais d’électricité à la fin du mois.
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Fonctionnement d’une pompe à chaleur
Cela dépend notamment de chaque type de pompe à chaleur. Vous trouverez les détails dans les paragraphes qui suivent.
Pompe à chaleur géothermique
Une pompe à chaleur sol-sol ou géothermique va capturer les calories présentes dans le sol. Ce sont des calories qui sont utilisées pour générer de la chaleur. Elles se présentent sous forme de liquide et sont conduites par les tuyaux enterrés et entraînés par un condensateur. Pour avoir la bonne température, il faut que les conduites soient plus en profondeur. Donc, plus elles sont bien enterrées, plus votre énergie sera de grande envergure.
Pompe à chaleur air-air
La pompe à chaleur air-air utilise notamment les calories présentant dans l’air extérieur. Cet air va ensuite être transformé en air chaud par le condensateur pour être retransmis à travers la maison. C’est un système de ventilation qui va se charger de cela. La PAC air-air est favorable dans les régions où le climat est frais tout au long de l’année ou plutôt assez venteux.
Pompe à chaleur air-eau
Quant à la pompe à chaleur air-eau, son fonctionnement est similaire à celui de la PAC air-air, puisqu’elle va récupérer la chaleur thermique de l’air extérieur. C’est un fluide frigorigène qui va récupérer l’air extérieur, il va ensuite le transformer en gaz avec une forte pression. À l’aide d’un condensateur, le fluide gazeux sera tenu à chaud, puis remis à l’état liquide. Un processus d’évaporation se fera ensuite pour évacuer la chaleur dans la maison. À la différence d’une PAC air-air, ce type de PAC peut aussi chauffer l’eau.
Pompe à chaleur : fonctionnement du cycle thermodynamique
Le fonctionnement des pompes à chaleur repose sur un cycle thermodynamique. La production de chaleur se fait au sein d’un circuit fermé constitué de plusieurs éléments et renfermant un fluide frigorigène. Découvrez ci-après les différents composants d’une PAC et leurs rôles respectifs dans ce cycle thermodynamique.
Pompe à chaleur : fonctionnement de l’évaporateur
Une pompe à chaleur renferme du fluide frigorigène changeant d’état (liquide à gaz/gaz à liquide) pour assurer le transfert de chaleur. L’évaporateur de la PAC assure l’évaporation de ce fluide grâce à la chaleur (calories) récupérée dans le milieu extérieur (la source froide). Le fluide passe ainsi de l’état liquide à l’état gazeux. Il est ensuite transmis au compresseur.
Pompe à chaleur : fonctionnement du compresseur
Le fluide frigorigène à l’état gazeux est comprimé au sein du compresseur de la pompe à chaleur. Il passe ainsi de la basse pression à la haute pression. Ce composant de la PAC est entraîné par un moteur électrique. Dans une pompe à chaleur, le fonctionnement du compresseur nécessite de l’électricité, ce qui entraîne la consommation électrique de la pompe à chaleur.
Pompe à chaleur : fonctionnement du condenseur
Le fluide frigorigène, à haute pression et à haute température (toujours à l’état gazeux), passe du compresseur vers le condenseur. Sa condensation au sein de ce composant va permettre le transfert d’énergie (chaleur) emmagasinée au milieu intérieur.
Pompe à chaleur : fonctionnement du détendeur
Le fluide frigorigène reprend sa forme liquide au sein du condenseur, puis passe dans le détendeur. Ce dernier s’occupe de réduire la pression du liquide pour obtenir du fluide frigorigène basse pression. Le liquide frigorigène va ensuite rejoindre l’entrée de l’évaporateur ; et le cycle thermodynamique reprend.
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Fonctionnement d’une pompe à chaleur aérothermique
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur aérothermique commence par la récupération de calories dans l’air extérieur. L’appareil suit ensuite le cycle thermodynamique présenté précédemment pour produire et transférer la chaleur. Les étapes peuvent être un peu différentes pour une PAC air/air réversible.
Fonctionnement de la pompe à chaleur air/eau
La pompe à chaleur air/eau fait partie de la famille des PAC aérothermiques. Elle est souvent couplée à une solution de chauffage central comme un plancher chauffant, un radiateur ou des ventilo-convecteurs. Le fonctionnement de la pompe à chaleur air/eau se fait comme suit :
- Prélèvement de calories dans l’air ambiant extérieur,
- Valorisation de l’énergie au sein du circuit de la pompe à chaleur,
- Restitution de la chaleur dans un réseau d’eau alimentant un système de chauffage contenant de l’eau comme un plancher chauffant ou un radiateur à basse température.
Fonctionnement de la pompe à chaleur air/air
La pompe à chaleur air-air est un modèle aérothermique généralement réversible. Elle est couplée à des ventilo-convecteurs permettant de diffuser de l’air chaud dans la maison. De manière générale, elle récupère de l’énergie dans l’air extérieur pour ensuite la restituer dans l’air intérieur d’une maison.
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur air-air réversible est un peu différent. Ce type d’équipement se compose d’une vanne d’inversion de cycle. Cet élément permet d’inverser le sens de circulation du fluide frigorigène, ce qui va entraîner l’inversement des rôles du condenseur et de l’évaporateur. Pour chauffer un logement, une pompe à chaleur air/air réversible va prélever de l’énergie dans le milieu extérieur pour ensuite la rejeter dans le milieu intérieur. Afin de rafraîchir une maison, une PAC air-air réversible va récupérer des calories dans le milieu intérieur pour ensuite les rejeter à l’extérieur de l’habitation.
Bon à savoir. Pour assurer le bon fonctionnement d’une PAC réversible, il est nécessaire d’ajouter des circulateurs et/ou des ventilateurs.
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Fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur géothermique repose sur le prélèvement d’énergie dans l’eau d’une nappe phréatique, dans une source d’eau ou dans le sol. Il existe différentes sortes de PAC géothermique qui se différencient par la source d’énergie utilisée et le mode de transmission de la chaleur.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur eau/eau
Le fonctionnement de la pompe à chaleur eau/eau commence par la récupération de chaleur dans l’eau. Elle peut puiser de l’énergie dans une source d’eau située à proximité de la maison à chauffer ou dans l’eau de la nappe phréatique du sol. Pour ce faire, cet équipement de chauffage s’équipe de capteurs verticaux ou horizontaux, sinon d’un échangeur thermique.
Afin de chauffer un logement, la pompe à chaleur eau-eau :
- Prélève de l’énergie dans l’eau grâce à un échangeur ou à des capteurs parcourus par une eau glycolée,
- Valorise les calories au sein d’un circuit thermodynamique,
- Restitue l’énergie récupérée dans un système de chauffage comme un plancher chauffant ou un radiateur au moyen d’un circuit d’eau.
Bon à savoir. Les capteurs horizontaux sont généralement placés à 1 m de profondeur au maximum, si les capteurs verticaux sont placés dans un puits d’une centaine de mètres de profondeur environ. Pour leur installation, il est conseillé de s’informer sur les réglementations en vigueur.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur sol/sol
La pompe à chaleur sol/sol est un modèle de pompe à chaleur géothermique exploitant l’énergie dans le sol. Il s’équipe d’échangeurs contenant du fluide frigorigène qui assure la récupération et le transfert de chaleur. Ce type de PAC est constitué de capteurs enterrés dans le sol et d’un plancher chauffant installé dans la maison. Le fonctionnement d’une pompe à chaleur sol/sol requiert une plus grande quantité de fluide frigorigène. Il présente cependant un bon COP (coefficient de performance).
À noter qu’il existe des PAC sol/eau. Le fonctionnement d’une pompe à chaleur sol/eau se rapproche de celui d’une pompe à chaleur air/eau. Ces deux types de PAC se différencient par la source d’énergie utilisée.
