Fonctionnement d’une pompe à chaleur

Seule ou combinée avec un système de chauffage, une pompe à chaleur permet de chauffer l’intérieur d’un logement à partir d’une énergie venant de l’extérieur. Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur est identique à celui d’un réfrigérateur, mais à l’inverse. Ce qui différencie les différents types de pompe à chaleur est la source d’énergie utilisée à savoir : l’air, l’eau et le sol. Ainsi, une pompe à chaleur peut être hydrothermique (eau-eau), aérothermique (air-air/air-eau), géothermique (sol-sol/sol-eau). Le premier terme indiquant l’origine de l’énergie et le second, le mode de transformation des énergies.

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur

Voici le fonctionnement d’une PAC air-air/air-eau et eau-eau.

La pompe à chaleur air-air

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur air-air est simple : à l’aide d’un fluide frigorigène, elle transforme en air chaud les énergies captées depuis l’air de l’extérieur.

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur est un processus sophistiqué qui exploite les propriétés thermodynamiques des fluides frigorigènes pour transférer de la chaleur d’un endroit à un autre. Ce procédé se déroule en plusieurs étapes clés, permettant ainsi de chauffer efficacement l’intérieur d’une habitation.

Étape 1 : Évaporation

Tout commence lorsque le fluide frigorigène, à l’état liquide, entre dans l’évaporateur. À ce stade, le fluide absorbe la chaleur présente dans l’air extérieur, le sol ou l’eau (selon le type de pompe à chaleur) et se vaporise. Cette évaporation est rendue possible grâce à la basse pression maintenue dans l’évaporateur, permettant au fluide de se vaporiser à une température relativement basse. Cette transformation du fluide en vapeur est le cœur du processus de captation de l’énergie thermique environnementale.

Étape 2 : Compression

Une fois vaporisé, le fluide frigorigène est ensuite aspiré par le compresseur. En comprimant le gaz, le compresseur augmente sa température et sa pression. Cette élévation de température est cruciale, car elle permet au fluide, maintenant à un état gazeux et à haute température, de céder sa chaleur plus facilement dans les étapes suivantes. Le compresseur joue un rôle vital dans le cycle, car sans l’augmentation de la pression et de la température, le transfert de chaleur efficace à l’intérieur de l’habitation ne serait pas possible.

Étape 3 : Condensation

Le fluide frigorigène comprimé et chauffé circule ensuite jusqu’au condenseur. Dans cette composante, le gaz sous pression entre en contact avec le circuit de chauffage de l’habitation et y cède sa chaleur. Cette libération de chaleur permet de réchauffer l’eau du circuit de chauffage ou l’air destiné à être diffusé à l’intérieur de la maison. Pendant ce processus de cession de chaleur, la température du fluide frigorigène diminue, ce qui entraîne sa condensation et son retour à l’état liquide.

Étape 4 : Détente

Après avoir traversé le condenseur, le fluide, maintenant à l’état liquide mais toujours sous haute pression, est dirigé vers le détendeur. Ce composant a pour fonction de réduire la pression du fluide de manière contrôlée, ce qui entraîne également une baisse de sa température. Cette diminution de pression et de température prépare le fluide pour un nouveau cycle, lui permettant d’absorber à nouveau de la chaleur de l’extérieur lorsqu’il retournera dans l’évaporateur.

Ces quatre étapes forment un cycle continu qui permet à la pompe à chaleur de fournir un chauffage efficace et écoénergétique pour les habitations. Grâce à ce processus, les pompes à chaleur peuvent transférer plus d’énergie sous forme de chaleur qu’elles n’en consomment sous forme d’électricité, offrant ainsi une solution de chauffage durable et respectueuse de l’environnement.

Une pompe à chaleur air-eau utilise le même principe sauf qu’elle utilise l’eau pour transporter la chaleur pour chauffer l’intérieur de l’habitation.

Il est à noter qu’une pompe à chaleur air-air ne permet pas l’obtention d’eau chaude sanitaire.

La PAC eau-eau

• Pour atteindre la nappe phréatique, un forage est nécessaire.
• Une pompe de relevage remonte l’eau vers le compresseur.
• Le fluide frigorigène capte et réchauffe les calories contenues dans l’eau pour ensuite envoyer la chaleur dans le circuit central de chauffage ou d’eau sanitaire.
• Pour renvoyer l’eau dans la nappe phréatique, un second forage est nécessaire. Le risque de tarissement de la source d’eau sera ainsi évité.

Le rendement de l’équipement

Le CoP d’une pompe à chaleur dépend de la température extérieure. Il faut donc prendre en compte le CoP lorsque vous choisissez votre équipement. Pour qu’une pompe à chaleur puisse être plus économique, l’idéal serait de l’installer dans une région avec un climat tempéré où la variation des températures est moins importante.

En période de grand froid, il est nécessaire de disposer d’un chauffage d’appoint surtout pour une PAC air-air. En effet, son rendement tend à diminuer quand la température extérieure est négative.

Plusieurs pompes à chaleur air-air peuvent disposer d’un système deux en un. C’est-à-dire que le principe de fonctionnement est réversible. En clair, elle capte la chaleur située à l’intérieur du logement pour l’évacuer à l’extérieur. Ce qui revient à dire que l’équipement peut accroître le confort du logement en jouant le rôle d’un climatiseur en période de grande chaleur.

Les aides pour l’installation d’une PAC

La pompe à chaleur air-eau est éligible à MaPrimeRénov’ (fusion du CITE – Crédit d’Impôt pour la Transition Énergétique – et de la prime Habiter Mieux Agilité de l’Anah). Vous pouvez dont amoindrir le coût de son acquisition grâce à cette aide. Tout en sachant que celle-ci est cumulable avec les dispositifs suivants : la Prime énergie (versée par les énergéticiens après les travaux), l’éco-PTZ (Prêt à Taux Zéro) pour la réalisation des travaux et la réduction de la TVA (5,5 % au lieu de 10 %).

Afin de profiter de la performance d’une pompe à chaleur durant son fonctionnement, il est nécessaire d’assurer son entretien. Pour ce faire, il faut que l’unité extérieure soit bien dégagée afin de permettre à l’air de circuler (enlever les objets divers ou les feuilles d’arbres…). Un nettoyage et un dépoussiérage sont également nécessaires pour les unités intérieures. Enfin, faire faire une vérification tous les ans par un professionnel.

FAQ révélatrice – Des réponses essentielles

Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur fonctionne en transférant la chaleur d’une source (l’air, le sol ou l’eau) vers un autre endroit, généralement à l’intérieur de votre maison. Elle utilise un fluide frigorigène qui circule entre deux échangeurs : l’un absorbe la chaleur de la source et l’autre la libère où elle est nécessaire. C’est un processus très efficace qui peut fournir plus d’énergie qu’il n’en consomme.

Quelle est la différence entre une pompe à chaleur air-air et une pompe à chaleur air-eau ?

Une pompe à chaleur air-air capte la chaleur de l’air extérieur et la transfère à l’intérieur de votre maison via un système de ventilation. Une pompe à chaleur air-eau, en revanche, transfère la chaleur de l’air extérieur vers un système de chauffage à eau, comme un radiateur ou un plancher chauffant. Le choix entre les deux dépend de vos besoins en matière de chauffage et de refroidissement.

Les pompes à chaleur sont-elles efficaces dans les climats froids ?

Oui, les pompes à chaleur peuvent être efficaces dans les climats froids, mais leur efficacité peut diminuer à mesure que la température baisse. Cependant, les modèles modernes de pompes à chaleur sont conçus pour fonctionner efficacement même à des températures très basses. Il est important de choisir une pompe à chaleur qui est dimensionnée correctement pour votre maison et votre climat.

Combien de temps dure une pompe à chaleur ?

La durée de vie d’une pompe à chaleur dépend de plusieurs facteurs, y compris la qualité de l’installation, l’entretien régulier et la qualité de la pompe elle-même. En général, vous pouvez vous attendre à ce qu’une pompe à chaleur dure entre 10 et 20 ans. Un entretien régulier peut aider à prolonger la durée de vie de votre pompe à chaleur.

Les pompes à chaleur sont-elles bruyantes ?

Les pompes à chaleur peuvent produire un certain niveau de bruit lorsqu’elles fonctionnent, mais les modèles modernes sont généralement conçus pour être aussi silencieux que possible. Le niveau de bruit dépend également de l’emplacement de l’unité extérieure et de la manière dont elle est installée. Si le bruit est une préoccupation, il existe des modèles spécifiquement conçus pour être plus silencieux.

Est-ce que les pompes à chaleur nécessitent beaucoup d’entretien ?

Les pompes à chaleur nécessitent un entretien régulier pour fonctionner efficacement, mais cet entretien n’est généralement pas plus exigeant que celui d’un système de chauffage traditionnel. Cela comprend le nettoyage ou le remplacement des filtres, l’inspection des composants pour détecter toute usure ou tout dommage, et le contrôle du niveau de fluide frigorigène. Il est recommandé de faire effectuer cet entretien par un professionnel qualifié.

Quelle est l’efficacité énergétique d’une pompe à chaleur ?

L’efficacité énergétique d’une pompe à chaleur est généralement mesurée par le coefficient de performance (COP), qui est le rapport entre la quantité de chaleur produite et l’énergie consommée. Plus le COP est élevé, plus la pompe à chaleur est efficace. Les pompes à chaleur peuvent avoir un COP de 3 ou plus, ce qui signifie qu’elles peuvent produire trois fois plus de chaleur qu’elles n’en consomment en énergie.

Les pompes à chaleur peuvent-elles refroidir ma maison en été ?

Oui, de nombreuses pompes à chaleur ont une fonction de refroidissement ainsi qu’une fonction de chauffage. Elles fonctionnent en inversant le processus de chauffage, en extrayant la chaleur de l’intérieur de votre maison et en la déplaçant vers l’extérieur. Cela peut être une option très efficace pour le refroidissement, car elle utilise le même système que le chauffage.

Quels sont les avantages environnementaux des pompes à chaleur ?

Les pompes à chaleur sont considérées comme une option de chauffage et de refroidissement respectueuse de l’environnement car elles utilisent l’air, le sol ou l’eau comme source de chaleur, qui sont toutes des sources d’énergie renouvelables. De plus, elles sont très efficaces, ce qui signifie qu’elles utilisent moins d’énergie et produisent donc moins d’émissions de carbone que les systèmes de chauffage traditionnels.

Comment choisir la bonne pompe à chaleur pour ma maison ?

Choisir la bonne pompe à chaleur pour votre maison dépend de plusieurs facteurs, y compris la taille de votre maison, le climat dans lequel vous vivez, et vos besoins en matière de chauffage et de refroidissement. Un professionnel qualifié peut vous aider à évaluer ces facteurs et à choisir la pompe à chaleur qui convient le mieux à vos besoins.