Tout savoir sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur (PAC) utilise les calories présentes dans l’environnement pour alimenter un système de chauffage et/ou d’eau chaude sanitaire. Les PAC réversibles peuvent même rafraîchir l’air de la maison. Fonctionnement, rendement, économies d’énergie : zoom sur les pompes à chaleur.
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Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur est un système thermodynamique qui utilise l’énergie produite par l’air, le sol où les eaux souterraines pour produire du chauffage, de l’eau chaude sanitaire et/ou de l’air frais.
Il faut distinguer :
- les PAC aérothermiques, qui utilisent la chaleur présente dans l’air ;
- les PAC géothermiques, qui exploitent l’énergie du sol ;
- les PAC sur eau de nappe.
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur
La pompe à chaleur puise les calories naturellement présentes dans l’environnement. Pour se faire, elle utilise un fluide frigorigène qui a la propriété d’absorber facilement la chaleur, même en hiver.
Voici les principes de fonctionnement d’une pompe à chaleur :
1. La chaleur présente dans l’air ambiant est absorbée par un fluide frigorigène puis transportée jusqu’à un compresseur.
2. Une fois dans le compresseur, le fluide frigorigène se réchauffe.
3. La chaleur du fluide frigorigène est transmise à l’eau du circuit de chauffage et/ou au dispositif de production d’eau chaude sanitaire. Se faisant, le fluide frigorigène refroidit et se condense.
4. Un détendeur réduit la pression du fluide frigorigène, qui entame alors sa vaporisation.
(source ademe)
Pour résumer, la pompe à chaleur prélève des calories dans l’eau, le sol ou l’air. Cette chaleur est utilisée pour élever le niveau de température d’un fluide frigorigène, ce qui permet d’alimenter un système de chauffage ou un chauffe-eau.
Comment la chaleur se diffuse-t-elle dans l’habitation ?
La pompe à chaleur peut être positionnée à l’intérieur ou à l’extérieur de l’habitation. Lorsqu’elle est placée en extérieur, il est préférable de l’installer du côté le plus ensoleillé de la maison, c’est-à-dire au sud. C’est ainsi que les capteurs de la PAC pourront prélever le plus de calories.
Quel que soit son positionnement, le fluide frigorigène de la pompe à chaleur peut ensuite alimenter un circuit de chauffage, lequel peut être constitué de radiateurs ou de ventilo-convecteurs. Elle procure alors une chaleur douce et homogène.
| Si les pompes à chaleur utilisent des énergies d’origine renouvelable, certains fluides frigorigènes sont néfastes pour la couche d’ozone. C’est le cas des fluides à base de CFC (chlorofluorocarbures) ou de HCFC (hydrochlorofluorocarbures), aujourd’hui interdits. Les fluides HFC (hydrofluorocarbures), moins nocifs, doivent être privilégiés. |
Les différents types d’émetteurs
Une pompe à chaleur peut être reliée à différents types d’émetteurs, par exemple :
- des ventilo-convecteurs,
- des unités murales fixées en hauteur ou des consoles fixées au mur ou au sol,
- un plancher chauffant-rafraichissant,
- des radiateurs basse température,
- des gaines et bouches de diffusion,
- un circuit d’eau chaude sanitaire.
Encore un atout ? La pompe à chaleur réversible rafraîchit
Si la pompe à chaleur permet de produire de la chaleur, elle peut également être utilisée pour rafraîchir l’air ambiant en été. La pompe à chaleur réversible est en effet capable de puiser les calories présentes dans l’habitation pour les rejeter à l’extérieur. On bénéficie alors dans la maison d’un air plus frais.
Quel est le rendement d’une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur offre un rendement moyen de 3 ou 4 kW de chaleur pour 1 kW d’énergie électrique consommée. Ce dispositif est donc particulièrement performant, sans compter qu’il est moins polluant que d’autres systèmes de chauffage.
De plus, une PAC consomme de l’électricité pour alimenter un moteur électrique et compresser le fluide frigorigène. Le coefficient de performance (COP) d’une pompe à chaleur exprime la quantité de chaleur produite par rapport à l’énergie électrique consommée par le compresseur. Les pompes à chaleur qui offrent le meilleur rendement sont celles qui affichent le COP le plus élevé. Ainsi, une pompe à chaleur avec un COP de 4 restitue 4 kWh d'énergie thermique pour 1 kWh d’électricité consommée.
Quel est le rendement d’une PAC selon la température extérieure ?
Une pompe à chaleur est d’autant plus efficace que la différence de température entre la source à partir de laquelle la chaleur est puisée et les appareils de chauffage est limitée.
En l’occurrence, si le COP sert à préciser le rendement théorique d’une pompe à chaleur, on parle de SPF (Seasonal Performance Factor) pour préciser son rendement réel. Il s’agit du facteur de performance saisonnier, qui mesure le rendement réel et se calcule au moyen de paramètres complexes. De fait, la valeur SPF est inférieure à la valeur COP.
Comment faire des économies de chauffage ?
Choisir un système de chauffage performant est toujours pertinent. Mais il reste avant tout préférable de faire des économies de chauffage, tant pour votre porte-monnaie que pour l’environnement. On vous livre 5 conseils simples pour réduire vos dépenses de chauffage.
- Baissez votre chauffage d’1°C : vous réduirez votre consommation d’énergie d’environ -7 %.
- Évitez de chauffer les pièces inoccupées. C’est souvent le cas des chambres d’amis.
- Baissez la consigne de votre thermostat le soir avant de vous coucher ou lorsque vous vous absentez pendant plusieurs heures.
- Lorsque vous aérez vos pièces, une dizaine de minutes suffisent. Inutile de laisser vos fenêtres ouvertes pendant plus longtemps, au risque de devoir beaucoup chauffer par la suite.
- Et si vous envisagez la construction d’une maison neuve ou la rénovation d’un logement ancien, prévoyez d’optimiser son isolation. Pompe à chaleur ou pas, c’est assurément la meilleure façon de faire des économies de chauffage.
