logo

La pompe à chaleur, comment ça marche ?

La pompe à chaleur est un équipement de chauffage qui se base principalement sur le principe de la thermodynamique pour produire une quantité importante de chaleur à destination du logement, que ce soit pour du chauffage ou de l'eau chaude sanitaire.

Pour fonctionner, la pompe à chaleur va exploiter l'énergie que l'on trouve gratuitement dans la nature, et que l'on appelle des calories. Même si la température extérieure est considérée comme froide (moins de 7°C), les pompes à chaleur actuelles peuvent fonctionner de façons très performantes à partir de l'énergie contenue dans l'air, l'eau ou la terre.

Fonctionnement de la pompe à chaleur

La première étape consiste à extraire les calories du milieu extérieur au logement à l'aide d'un circuit primaire. Lorsqu'il s'agit de l'aérothermie (pompe à chaleur air-air ou air-eau), celui-ci est constitué d'un ventilateur qui va se charger d'aspirer l'air ambiant pour en extraire les calories puis les faire parvenir jusqu'au cœur de la PAC. Pour la géothermie (PAC sol-sol) ou l'aquathermie, on enfouit dans le sous-sol, ou on immerge un réseau de capteurs chargés d'aller chercher les calories à grande profondeur ou sur une grande surface.

Une fois que les calories ont été captées, elles vont être transférées directement dans la partie centrale de la pompe à chaleur, au niveau de l'évaporateur dans lequel circule un liquide frigorigène qui va alors s'évaporer au contact des calories car la chaleur apportée est supérieure à la température d'évaporation du liquide. La vapeur (ou gaz) ainsi obtenu, est aspirée puis pressurisée par le compresseur. Lorsque le gaz est comprimé, sa température augmente, c'est le premier principe de la thermodynamique. Le gaz chauffé va ensuite passer dans le condenseur qui va extraire la chaleur du liquide frigorigène pour la transférer au circuit de chauffage. Le gaz, qui est redescendu en température passe enfin dans le détendeur qui va faire diminuer la pression pour que le fluide repasse à l'état liquide afin recommencer son cycle. La chaleur qui a été extraite au niveau du condenseur sera quant à elle transmise à un circuit secondaire qui sert à alimenter dans la plus part des cas un plancher chauffant ou des radiateurs basse température pour les circuits à eau, ou des ventilo-convecteur pour les systèmes aérothermique de type air-air.

Voici un schéma retraçant le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur fonctionement pompe a chaleur

Récapitulatif des principaux constituants de la PAC

La pompe à chaleur est constituée de quatre principaux éléments qui ont chacun un rôle essentiel dans la production de chaleur pour le logement :

  • Evaporateur : il est chargé de transmettre les calories du circuit primaire vers la partie interne de la pompe à chaleur pour que le fluide caloporteur s'évapore
  • Compresseur : il augmente la pression du circuit pour que la température du gaz augmente afin de créer un surplus de chaleur.
  • Condenseur : il permet le transfert de la chaleur du gaz au circuit de chauffage de la maison.
  • Détendeur : il permet de faire diminuer la pression dans le circuit afin que le gaz repasse à l'état liquide, tout en régulant la quantité de fluide qui circule.

Il existe d'autres éléments que l'on peut ou non retrouver dans la PAC, et qui servent principalement à en améliorer les performances et la sécurité :

  • Pressostat :un élément de sécurité qui permet d'arrêter le fonctionnement de la PAC lorsqu'il y a un problème de pression.
  • Filtre déshydrateur : il permet de supprimer l'humidité contenu dans le liquide frigorigène car elle favorise la formation d'acide. Il Neutralise donc ces acides qui se seraient formées et filtre les fines particules pour maintenir le circuit propre. Ce composant est très utile dans le cas d'un Split-System
  • Bouteilles anti coup de liquide : elles évitent que le compresseur aspire du liquide frigorigène non gazéifié et casse. Elles permettent également d'améliorer très légèrement les performances de la PAC.
  • Vanne d'inversion de cycle : elle permet l'inversion du cycle de la pompe à chaleur pour qu'elle puisse extraire les calories de la maison et donc la rafraîchir.

Consommation électrique d'une PAC

Si la pompe à chaleur utilise en grande partie l'énergie gratuite de l'environnement extérieur, elle nécessite un apport en électricité pour faire fonctionner le circuit thermodynamique. Une des principales caractéristiques à prendre en compte lors de l'achat d'une PAC, c'est son COP ou coefficient de performance, qui permet de faire le rapport entre l'énergie électrique qui sera consommée par la pompe à chaleur, et celle produite. En moyenne, le COP d'une pompe à chaleur est de 3, ce qui signifie que pour 1KWh d'électricité consommée, la pompe à chaleur va extraire 3KWh d'énergie gratuite et sera donc en mesure de fournir au logement 4kWh de chaleur. Il est alors facile de comprendre que ce système de chauffage s'avère très rentable.

Concernant la consommation réelle d'une pompe à chaleur, on estime qu'il faut compter en moyenne entre 0,5€ et 10€ du mètre carré par an. Les facteurs qui ont une grande influence sur cette consommation sont en premier l'isolation de la maison car moins elle est isolée, plus vous consommerez, et le COP, meilleur il est, moins vous consommerez

Les limites du coefficient de performance

Si le COP est un bon indicateur des performances que peut fournir une PAC, il vaut mieux lui préférer un autre indice moins mit en avant, le coefficient de performance saisonnier. Le COP est donné pour une certaine température qui avoisine en règle générale les 10°C. Pourtant, la température extérieur peut fortement variée dans l'année, surtout quand les mois d'hivers sont froid et pour certaines pompe à chaleur, ce COP peut alors chuter drastiquement pour tomber à moins de deux, ce qui laisse entrevoir beaucoup moins d'économie sur la facture d'énergie, surtout lorsqu'on en a le plus besoin.

Le coefficient de performance saisonnier (SPF) vous donne quant à lui une moyenne de ce à quoi vous pouvez vous attendre sur l'année. Cette valeur est plus proche de la réalité pour calculer la quantité d'énergie qui sera fournie par la PAC. Pour bien choisir sa pompe à chaleur, l'idéal reste de regarder l'ensemble de la courbe du COP en fonctionne de la température extérieure, surtout si vous acheter une PAC aérothermique car son fonctionnement est très dépendant des conditions climatiques, ce qui est moins vrai pour la géothermie puisque la température du sous-sol ne varie que très peu sur une année.

Méthodes d'extraction et notations

Pour ce qui est de l'air, il s'agit des PAC aérothermique. Un des blocs de la pompe à chaleur est entreposé à l’extérieur et c'est à l'aide d'un ventilateur qu'il va aspirer les calories pour les transmettre au cœur du système. Ce type de PAC est noté air/X ou X indique quel sera le système de diffusion de chauffage (air ou eau).

Pour le sol, on parle de géothermie. Dans le sous-sol du terrain seront enterrés des sondes qui vont se charger d'aller chercher les calories à grande profondeur pour les transmettre à la pompe à chaleur. Ce type de PAC est noté sol/X. Cette technique est beaucoup plus performante que la précédente.

Pour l'eau, c'est l'aquathermie. Cette méthode est beaucoup moins employée puisqu'elle nécessite la présence d'une nappe phréatique dans le sol. C'est cette technique qui sera à même de fournir le plus de calories pour la pompe à chaleur. Elle est généralement notée eau/X.



bannière devis pompe à chaleur
Derniers articles
Les pompes à chaleur Daikin deviennent connectées

Les pompes à chaleur Daikin Altherma deviennent désormais des objets connectés grâce à la collaboration entre cette dernière et la … Lire la suite »

Durée de vie d’une pompe à chaleur

On trouve principalement deux sortes de pompe à chaleur : la géothermique et l’aérothermique. Ces deux types de PAC permettent … Lire la suite »

PAC aérothermique, le boom en 2014 et 2015

Depuis l’annonce du crédit d’impôt pour l’achat et la pose d’une pompe à chaleur par le gouvernement, le constat est … Lire la suite »

Quand choisir la pompe à chaleur air eau

La pompe à chaleur air eau est un système qui permet de fournir du chauffage et de l’eau chaude sanitaire … Lire la suite »

Avantages et inconvénients de la pompe à chaleur

Lorsque l’on souhaite investir dans une pompe à chaleur, on veut bien évidement savoir quels sont les avantages et inconvénient … Lire la suite »