Principes de fonctionnement de la pompe à chaleur

Les différents types de pompes à chaleur

Il existe plusieurs technologies de pompes à chaleur, les plus courantes sont actuellement les Pac à compression. une autre technologie de pompes à chaleur se développe depuis quelques années : la Pac à absorption gaz. PAC à compression le compresseur des Pac à compression peut être alimenté soit par de l’électricité (Pac à compression électrique) soit par du gaz (Pac à moteur gaz). le fonctionnement d’une Pac à compression est comparable à celui d’un réfrigérateur ménager. PAC à absorption dans le cas des Pac à absorption, l’élévation de température et de pression ne se fait pas via un compresseur mais par l’intermédiaire d’un brûleur à gaz. les échanges de chaleur reposent, quant à eux, sur la réaction d’une solution composée d’un fluide frigorigène (ammoniac) et d’un absorbant (eau).

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur (PAC) ?

une Pac est une machine thermodynamique qui puise la chaleur d’un milieu naturel appelé « source froide »(1) (eau, air, sol) dont la température est inférieure à celle du local à chauffer. Elle transfère ensuite cette énergie au fluide caloporteur afin d’assurer le chauffage et souvent aussi la production d’eau chaude sanitaire. la chaleur prélevée au niveau de la « source froide » est captée par le fluide caloporteur au niveau de l’évaporateur (3). le fluide change d’état et se transforme en vapeur. le compresseur comprime cette vapeur, augmentant ainsi sa température. c’est au niveau du condenseur (4) que la vapeur en se condensant transmet sa chaleur au milieu à chauffer (5). Puis la température du fluide s’abaisse fortement dans un détendeur (6) le rendant prêt pour une nouvelle absorption de chaleur, le cycle peut recommencer. il existe aujourd’hui des pompes à chaleur dites réversibles qui permettent de produire du chaud et du froid.

Terminologie des pompes à chaleur

les pompes sont souvent qualifiées par deux mots, le premier désigne le milieu où la pompe puise la chaleur, le second désigne le vecteur de diffusion dans le bâtiment. Géothermie et aquathermie : • sol/eau : énergie puisée dans le sol, diffusée dans des radiateurs à eau • sol/sol : énergie puisée dans le sol, diffusée dans un plancher chauffant • eau glycolée/eau : énergie puisée dans le sol via des capteurs enterrés contenant de l’eau glycolée, diffusée dans des radiateurs à eau • eau/eau : énergie puisée dans l’eau, diffusée dans des radiateurs à eau Aérothermie : • air/eau : énergie puisée dans l’air, diffusée dans des radiateurs à eau • air/air : énergie puisée dans l’air, diffusée via des ventiloconvecteurs.

Les sources de chaleur

Les PAC géothermiques utilisent la chaleur contenue dans le sol la chaleur est puisée dans le sol par des capteurs qui peuvent être enterrés, verticalement ou horizontalement, ou dans l’eau des nappes.
• Capteurs horizontaux les capteurs horizontaux sont répartis et enterrés à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m). selon la technologie employée, de l’eau glycolée ou le fluide frigorigène de la pompe à chaleur circule en circuit fermé à l’intérieur de ces capteurs. la surface de capteurs nécessaire représentera environ 1,5 à 2 fois la surface habitable à chauffer. Pour une maison de 150 m², les capteurs occuperont donc entre 225 et 300 m² du jardin.
• Sondes géothermiques verticales les sondes verticales sont installées dans un forage et scellées par du ciment. la profondeur peut atteindre plusieurs centaines de mètres, là où la température du sol est stable tout au long de l’année. on y fait circuler en circuit fermé de l’eau glycolée. l’emprise au sol est minime par rapport aux capteurs horizontaux. Pour chauffer une maison de 120 m² habitable, une sonde géothermique de 100 m de profondeur est suffisante.
• Les pompes à chaleur sur nappes ou sur aquifères les pompes à chaleur sur nappes puisent la chaleur contenue dans l’eau : nappes phréatiques (où la température de l’eau est constante entre 7 et 12 °c), rivière ou lac. Elles nécessitent deux forages pouvant atteindre chacun plusieurs dizaines ou centaines de mètres de profondeur. ce type d’installation permet de fournir le chauffage et rafraîchissement aux bâtiments collectifs ou tertiaires et, si la nappe est située à faible profondeur, aux maisons individuelles.