Principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur
Pompe à Chaleur ou (PAC) en 2024
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.
Le terme de pompe à chaleur (PAC) est surtout utilisé pour désigner des systèmes de chauffage domestique.
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 :
- La pompe à chaleur air/air
- La pompe à chaleur air/eau
- La pompe à chaleur eau/eau
- La pompe à chaleur sol/sol
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.
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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