Principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur

La pompe à chaleur, aussi appelée PAC, est aujourd’hui l’un des systèmes de chauffage les plus performants et les plus utilisés dans l’habitat résidentiel. En exploitant les calories naturellement présentes dans l’air, l’eau ou le sol, elle permet de chauffer un logement tout en limitant fortement la consommation d’énergie et les émissions de CO₂

installation pompe a chaleur.

Le fonctionnement d’une Pompe à Chaleur

Il s’agit d’un dispositif thermodynamique qui prélève la chaleur présente dans un milieu naturel (l’air, l’eau, la terre) pour la transférer vers un autre milieu : par exemple dans un logement pour le chauffer.

Le système de pompe à chaleur fonctionne en fait comme un réfrigérateur mais à l’inverse, la chaleur est transférée de l’intérieur du réfrigérateur vers l’extérieur.

Une pompe à chaleur peut fonctionner dans un sens pour produire du froid (climatiseur froid seul) ou du chaud (pompe à chaleur solaire) ou bien dans les deux sens. On appelle cela une pompe à chaleur réversible qui produit du frais en été et de la chaleur en hiver.

On distingue plusieurs types de pompe à chaleur :

Le premier terme définit l’origine de l’énergie, le deuxième terme définit le type de diffusion possible.

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Pompe à chaleur air/air

La chaleur est prélevée dans l’air et est transférée directement à l’air du local à chauffer ou à refroidir.

Pompe à chaleur air/eau

La chaleur est prélevée dans l’air et est transférée à un circuit d’eau qui alimentera par exemple un plancher chauffant et/ou rafraîchissant, des radiateurs ventilo-convecteurs ou aérothermes.

Pompe à chaleur eau/eau:

Le système prélève la chaleur dans un circuit d’eau en contact avec un élément qui lui fournira la chaleur (terre, nappe phréatique) pour la transférer à un autre circuit d’eau (système généralement adopté pour la géothermie.

Pompe à chaleur sol/sol:

La pompe à chaleur sol/sol puise la chaleur dans la terre et la diffuse dans la maison via un plancher chauffant. Très efficace, la pompe à chaleur sol/sol est conseillée dans le cadre de construction ou d’importantes rénovations, le plancher chauffant étant un émetteur lourd à installer.

A savoir :

La performance énergétique d’une pompe à chaleur se traduit par le rapport entre la quantité de chaleur produite par celle-ci et l’énergie électrique consommée par le compresseur. Ce rapport est le coefficient de performance (COP) de la pompe à chaleur.

Le COP ou coefficient de performance est de l’ordre de 5 sur les modèles de pompe à chaleur géothermiques installés actuellement (cela signifie que pour 1 kW d’électricité consommée, la maison recevra 5 kW de chaleur).

Les systèmes les plus performants ont des COP de 7. Les systèmes à air, moins performants, ont des COP variant de 2 à 5,20.

NB : la chaleur des premières dizaines de mètres du sol n’est pas due à la chaleur profonde de la terre, mais au rayonnement solaire, la pompe à chaleur (PAC) est souvent qualifiée de géothermique, ce qui est abusif car il s’agit en réalité d’un chauffage solaire utilisant l’électricité.

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Quant à la pompe à chaleur elle-même, elle est constituée, dans l’ordre du cycle :

  •  d’un évaporateur permettant l’évaporation du fluide frigorigène grâce à la chaleur captée,
  •  d’un compresseur aspirant le fluide vaporisé et élevant la température*,
  •  d’un condensateur faisant revenir le fluide à l’état liquide,
  • d’un détendeur abaissant la pression du liquide frigorigène.

* C’est après l’élévation de la température que le fluide transmet sa chaleur directement à l’air à chauffer ou à l’eau du circuit de chauffage.

La pompe à chaleur est le système de chauffage qui émet le moins de CO2.

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FAQ SUR LA POMPE À CHALEUR

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

La pompe à chaleur air/air prélève la chaleur dans l’air extérieur et la diffuse directement dans l’air intérieur du logement, ce qui permet de chauffer ou de rafraîchir rapidement les pièces. La pompe à chaleur air/eau, quant à elle, transfère cette chaleur vers un circuit d’eau alimentant des radiateurs, un plancher chauffant ou des ventilo-convecteurs. Elle est particulièrement adaptée au remplacement d’une chaudière.

Qu’est-ce que le COP d’une pompe à chaleur ?

Le COP, ou coefficient de performance, mesure le rapport entre l’énergie produite par la pompe à chaleur et l’électricité qu’elle consomme. Un COP de 5 signifie que pour 1 kWh d’électricité consommé, la PAC restitue 5 kWh de chaleur. Plus le COP est élevé, plus la pompe à chaleur est performante et économique à l’usage.

La pompe à chaleur est-elle vraiment écologique ?

Oui, la pompe à chaleur est considérée comme l’un des systèmes de chauffage les plus respectueux de l’environnement. Elle utilise majoritairement une énergie renouvelable issue du milieu naturel et consomme peu d’électricité. À ce titre, elle émet très peu de CO₂ comparée aux systèmes de chauffage traditionnels fonctionnant au fioul ou au gaz.

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