Quel est le fonctionnement d’une pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur est aujourd’hui présentée comme le chauffage idéal des logements modernes ou bien isolés. Et pour cause, ce type de chauffage consomme peu d’énergie, produit peu de carbone et fournit une chaleur optimale rapidement. D’où vient l’énergie thermique produite par une PAC ? Quel est le fonctionnement d’une pompe à chaleur ? Découvrez toutes les réponses à vos questions dans cet article !
Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur
La pompe à chaleur fonctionne uniquement grâce à l’énergie électrique et aux calories présentes dans l’environnement. Mais, contrairement au chauffage électrique classique qui utilise une résistance pour chauffer l’air ambiant, la PAC fonctionne grâce à une énergie renouvelable. Elle consomme donc beaucoup moins tout en chauffant mieux qu’un chauffage électrique.
Le fonctionnement de la pompe à chaleur se résume en 4 étapes principales :
- Le captage des calories dans l’environnement
- La compression du liquide caloporteur
- La transmission des calories au système de chauffage
- La détente du fluide caloporteur
Les grandes étapes de fonctionnement de la PAC
1. Captage des calories dans l’environnement
C’est la partie extérieure de la pompe à chaleur qui est en charge du captage des calories. Le fluide frigorigène sous basse pression qui circule dans les capteurs extérieurs a besoin d’une toute petite augmentation de température pour s’évaporer. Il capte donc les calories extérieures, même dans un environnement qui en contient très peu. Le fluide caloporteur qui se transforme en gaz remonte alors jusqu’au compresseur de la PAC.
2. Compression du liquide caloporteur
Le fluide caloporteur arrive sous forme de gaz jusqu’au compresseur. Il est mis sous pression par ce dernier. Lorsque sa pression augmente, sa température augmente également. Les calories récupérées sont ainsi multipliées.
3. Transmission des calories au système de chauffage
Lors de cette étape, le fluide caloporteur arrive jusqu’au condenseur. En se condensant, le gaz redevient liquide. Les calories qu’il contient sont transmises aux émetteurs de chauffage du logement. Ceux-ci utilisent bel et bien la chaleur transportée depuis l’extérieur pour chauffer le logement.
4. Détente du fluide caloporteur
Le fluide frigorigène est repassé à l’état liquide, mais il est encore sous trop haute pression pour recommencer un cycle. Il passe alors par un détendeur. Celui-ci fait baisser la pression du fluide frigorigène afin de le réinjecter dans les capteurs. Un nouveau cycle commence.
D’autres composants de la pompe à chaleur ont également une grande importance dans son fonctionnement. C’est le cas du circulateur, du ballon tampon, etc.
Comment fonctionnent les différents types de PAC ?
Le fonctionnement de la PAC reste le même pour tous les types de pompes à chaleur. Seuls les capteurs et les émetteurs diffèrent d’une technologie à l’autre.
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Rappel par un expert énergétiqueLa PAC air-air
L’air est aspiré à l’aide d’un ventilateur présent dans l’unité extérieure. Il est mis en contact avec les capteurs contenant le fluide frigorigène. La chaleur extraite par la pompe à chaleur est transmise à l’air du logement à l’aide de ventilo-convecteurs. Grâce à un réseau de gaines passant dans le faux plafond, de l’air est soufflé pour chauffer l’habitation. Chaque pièce est équipée de son split ventilo-convecteur.
La PAC air-eau
Dans ce cas, la méthode d’aspiration de l’air est identique à celle de la pompe à chaleur air-eau. Cependant, la transmission de la chaleur ne se fait pas du tout de la même façon. Les calories sont transmises à l’eau du système de chauffage. Cette eau circule alors dans les émetteurs : radiateurs haute température, radiateurs basse température, plancher chauffant, etc.
La PAC sol-eau
Le captage des calories se fait directement dans le sol. Deux types de capteurs existent :
- Les capteurs horizontaux : ceux-ci captent la chaleur située à une profondeur de 60 à 120 cm environ.
- Les capteurs verticaux : plus efficaces, ils captent la chaleur entre 50 et 100 m de profondeur.
La transmission de la chaleur aux émetteurs se fait de la même manière qu’avec une pompe à chaleur air-eau ou eau-eau.
La PAC eau-eau
Les capteurs verticaux sont placés dans une rivière souterraine ou une nappe phréatique. Dans certains cas, une pompe de relevage est utilisée pour aller chercher l’eau de la nappe phréatique. Deux puits doivent être creusés : un pour le captage de l’eau et un autre pour le rejet en aval.
La PAC solarothermique
Ce type de PAC réchauffe le fluide caloporteur grâce à des panneaux solaires. Ces panneaux solaires thermiques servent uniquement au captage des calories. Le reste du fonctionnement de la pompe à chaleur est identique aux autres techniques.
La PAC réversible
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible est similaire à celui d’une pompe à chaleur classique. La PAC réversible est seulement dotée d’un dispositif lui permettant d’inverser le cycle. Dans ce cas, la chaleur est puisée à l’intérieur du logement par les émetteurs et rejetée à l’extérieur. Cette technologie est très pratique dans les régions où la température augmente fortement en été. Elle rafraîchit considérablement l’intérieur d’un logement, sans pour autant remplacer un climatiseur.
Conditions de fonctionnement des pompes à chaleur aérothermiques
Les pompes à chaleur aérothermiques ont besoin d’un chauffage d’appoint ou d’une résistance électrique pour être utilisées toute l’année. En effet, comme elles puisent les calories de l’air, certaines températures très basses les rendent inefficaces. Selon les modèles, les PAC aérothermiques peuvent chauffer efficacement jusqu’à une température de – 5 à – 15 °C. C’est pourquoi, dans certaines régions, il est nécessaire d’utiliser également un chauffage d’appoint pour conserver une température optimale tout l’hiver.
Plusieurs types de chauffage d’appoint sont utilisables :
- Des radiateurs électriques classiques
- Une chaudière gaz à condensation
- Une chaudière fioul à condensation
- Un poêle à granulés
Certaines pompes à chaleur hybrides incluent un autre dispositif de chauffage pour prendre le relais en cas de température extrême.
Rédacteur web, autodidacte, est avant tout un passionné d’écriture au profil technique, doté d’une large expérience en BTP et dépannage.
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