Pompe à chaleur : tout savoir sur son fonctionnement

Pompe à chaleur : tout savoir sur son fonctionnement

Aujourd’hui, la pompe à chaleur est l’un des systèmes de chauffage les plus installés. Solution permettant de faire des économies d’énergie, elle se montre avantageuse aussi bien financièrement qu’écologiquement. C’est pourquoi la pompe à chaleur est le système de chauffage à considérer avant d’entamer les rénovations de vos habitations. Vous trouverez dans cet article tout ce qu’il y a à savoir sur son fonctionnement.

Quel est le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur ?

Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur
1 : condenseur, 2 : détendeur, 3 : évaporateur, 4 : compresseur.

La pompe à chaleur puise son énergie dans l’air extérieur qui a emmagasiné la chaleur sous forme de calories. Elle fonctionne sous forme de cycles :

  1. L’air passe à travers des tuyaux dans lesquels circule un liquide antigel dont la température est toujours inférieure à celle de l’air, ce qui permet de capter la chaleur.
  2. Ensuite, cette chaleur est absorbée et portée à ébullition par un liquide frigorigène qui s’évapore même à basse température.
  3. La vapeur résultante passe ensuite par un compresseur qui va augmenter sa température et la transporter vers le système de chauffage. Cette chaleur pourra ensuite être utilisée pour chauffer l’habitation ou produire de l’eau chaude.
  4. Enfin, une fois la chaleur transmise, le liquide refroidit, se condense et retrouve son aspect liquide et peut ainsi de nouveau capter la chaleur.

Le cycle se répète ainsi. Soulignons qu’il existe divers types de pompes à chaleur aux fonctionnements distincts :

  • air-air ;
  • air-eau ;
  • géothermique ;
  • hydrothermique.

aides et subventions pompe a chaleur

Comment fonctionne la pompe à chaleur air-air ?

La pompe à chaleur air-air, aussi nommée climatisation réversible, puise l’énergie dans l’air extérieur ou intérieur. Elle fonctionne grâce à l’exploitation des énergies aérothermiques La PAC air-air est constituée de deux unités reliées par un fluide frigorigène. La première, située à l’extérieur, permet de capter les calories de l’air ; la deuxième, à l’intérieur, sert à redistribuer la chaleur l’hiver et la fraîcheur l’été. Il existe plusieurs sortes de distribution intérieures pour s’adapter aux besoins variés, tels que :

  • le système monosplit qui permet de rafraîchir ou de réchauffer une pièce seulement ;
  • le système multisplit, préférable lorsque plusieurs unités intérieures sont nécessaires.

Comment fonctionne la pompe à chaleur air-eau ?

La pompe à chaleur air-eau fonctionne également grâce à l’exploitation d’énergies aérothermiques. À la différence de la pompe à chaleur air-air, celle-ci peut ainsi produire de l’eau chaude sanitaire. De plus, celle-ci nécessitera certainement un chauffage d’appoint l’hiver lorsque les températures descendront en dessous de -5 °C.  Celle-ci permet d’alimenter une installation de chauffage existante, qu’il s’agisse de radiateurs en fonte ou d’un sol chauffant. La PAC air-eau existe sous deux formes :

  • bibloc, c’est-à-dire qu’elle est composée de deux unités, une à l’intérieur et une à l’extérieur ;
  • monobloc, qui ne comporte qu’une unité extérieure.

Quel rendement pour une pompe à chaleur ?

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

Le coefficient de performance est l’indice qui permet de déterminer le rendement de la pompe à chaleur. Il compare le rapport en kWh d’énergie produite à l’énergie consommée par la pompe à chaleur en mode chauffage. Plus l’indice est élevé, plus le rendement sera intéressant et permettra de faire un maximum d’économies. Il existe différents types de COP :

  • Le COP Constructeur Ou Commercial : Il est calculé en laboratoire dans des conditions de fonctionnement optimales et n’est donc pas le calcul le plus proche de la réalité.
  • Le COP Global : Celui-ci tient compte des conditions de fonctionnement plus difficiles comme les variations de température et les pertes d’énergie. Il est alors plus fiable et réaliste que le COP constructeur.
  • Le COP saisonnier ou SCOP (Seasonal coefficient of performance) : Il tient compte des performances de l’appareil durant les saisons, il tend de ce fait à être plus précis.

Par conséquent, il est préférable de se fier au COP saisonnier.

Le COP d’une pompe à chaleur air-eau

Le COP moyen d’une pompe à chaleur air-eau est de 3. Il s’agit également du seuil minimal acceptable selon l’agence de la transition écologique. Un COP élevé est estimé à partir de l’indice 3,5 ou 4. Cependant, il est important de ne pas se fier seulement au COP, mais d’aussi prendre en compte des éléments tels que la température extérieure et celle de sortie de l’eau, ainsi que le dimensionnement de la pompe à chaleur. Cela permet de calculer la puissance nécessaire pour chauffer l’habitation et l’eau sanitaire.

Qu’est-ce que l’Etas d’une pompe à chaleur ?

« Eta » (η) signifiant le rendement en grec et « s » indiquant le caractère saisonnier, l’Etas désigne l’efficacité énergétique saisonnière. S’il s’agit d’un autre indice de performance du chauffage, il se distingue des COP en étant calculé sur l’intégralité d’un cycle de chauffe. Il est donc considéré encore plus fiable, car il est calculé en énergie primaire.

Quel type de radiateur pour votre pompe à chaleur ?

Pompe à chaleur haute température

La pompe à chaleur à haute température est une pompe à chaleur air-eau dans laquelle l’eau du circuit est chauffée à une température supérieure à 65 °C. Une pompe à chaleur haute température alimente les radiateurs classiques en fonte, en acier ou en aluminium, souvent déjà présents dans les habitations lors des rénovations.

Pompe à chaleur basse température

La pompe à chaleur à basse température va chauffer l’eau entre 35 °C et 45 °C et va produire une chaleur plus douce et uniforme. Bien que plus onéreuse à l’achat que la chaudière à haute température, cette dernière consomme moins d’énergie et permet de faire plus d’économies sur le long terme Seule la taille différencie le choix des radiateurs pour une PAC basse température. En effet, l’eau circulante étant moins chaude, la surface à couvrir est donc plus importante, c’est pourquoi il faut choisir des radiateurs plus larges que pour une PAC à haute température.

Quelle est la durée de vie d’une pompe à chaleur ?

La durée de vie moyenne d’une pompe à chaleur varie entre 15 et 20 ans. Évidemment, pour s’assurer d’une longévité optimale, l’entretien de la PAC ne doit pas être négligé.

Comment effectuer l’entretien de la pompe à chaleur ?

Il est obligatoire de faire intervenir un professionnel :

  • tous les 2 ans pour les pompes à chaleur ayant une puissance de 4 kW à 70 kW ;
  • tous les 5 ans pour les PAC de plus de 70 kW

L’expert doit s’assurer :

  • du contrôle du compresseur ;
  • du contrôle de la performance ;
  • de vérifier l’étanchéité du circuit ;
  • de vérifier l’état des connexions électriques.

De plus, les fluides frigorigènes doivent être changés tous les 5 ans.

Comment dégivrer la pompe à chaleur ?

Cycle de dégivrage automatique ou dégivrage par gaz chauds ? Il n’est pas anormal que l’unité extérieure de la pompe à chaleur givre à l’approche de l’hiver lorsque les températures diminuent et que l’humidité augmente dans l’air. Cependant, il faut être prudent à ce que ça ne soit pas trop récurrent sinon cela pourrait créer des dommages irréversibles et donc réduire la durée de vie de la PAC. Lorsque l’humidité s’accumule, elle se condense et c’est quand elle entre en contact avec le fluide frigorigène de la PAC qu’un choc thermique se créé. Pour rappel, ce phénomène se produit lorsque la température est inférieure de 7 °C à la température extérieure. C’est de cette manière que le givre se forme. Il existe deux formes de dégivrage :

  • Le dégivrage automatique : La majorité des pompes à chaleur sont munies d’un système de dégivrage automatique.  Il se déclenche lorsque la quantité de givre accumulée est élevée ou lorsque le pressostat (un outil qui permet de mesurer la différence de température extérieure avec celle de la pression d’évaporation) déclenche le dégivrage automatique de la PAC (lorsque la différence de température est négative). Le ventilateur extérieur s’arrête et le cycle d’évaporation et de condensation de l’appareil s’inverse, ce qui réchauffe l’unité extérieure et la dégivre.
  • Le dégivrage par gaz chaud : Certaines pompes à chaleur multisplit proposent un dégivrage par réinjection de gaz chaud. Le gaz surchauffé est prélevé à la sortie du compresseur puis réinjecté dans l’évaporateur pour faire fondre le givre.
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