Comment fonctionnent les pompes à chaleur : Mécanisme et fonctionnement

Les pompes à chaleur domestiques sont conçues pour fournir deux types d’énergie thermique : le chauffage et le refroidissement. Elles comprennent quatre éléments de base qui sont l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et la soupape de détente. Ces derniers sont appelés systèmes de transfert « air/air » ou pompes à chaleur en circuit fermé. Les pompes à chaleur fonctionnent grâce à une technologie semblable à celle d’un réfrigérateur ou d’un climatiseur. Elles extraient la chaleur de l’air ambiant, de l’énergie géothermique stockée dans le sol, des sources d’eau à proximité ou de la chaleur résiduelle d’une usine. Celle-ci est amplifiée et transférée là où elle est nécessaire.

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur est un appareil électroménager qui chauffe et refroidit à la fois. Elle s’utilise dans de nombreux ménages à la place du climatiseur traditionnel. Une pompe à chaleur remplace aussi les systèmes de chauffage domestique :

• Fournaise ;
• Chaudière ;
• Plinthe chauffante inefficace.

Le principal avantage d’une pompe à chaleur électrique par rapport aux autres systèmes est son efficacité. En raison de son fonctionnement ingénieux, ce dispositif est 2 à 3 fois plus efficace qu’un système de chauffage classique. Les pompes à chaleur utilisent l’électricité pour transférer la chaleur d’un endroit à un autre. En mode refroidissement, elles déplacent la chaleur de l’intérieur de votre maison vers l’extérieur, rendant votre logement frais.

Quels sont les composants d’une pompe à chaleur ?

Les pompes à chaleur les plus connues sur le marché se composent de quatre principaux éléments : évaporateur, condenseur, compresseur et détendeur.

L’évaporateur

L’évaporateur est un échangeur de chaleur à basse température où le réfrigérant entre sous forme de liquide. La chaleur est absorbée par évaporation à basse pression et ressort sous forme de vapeur.

Le compresseur

Le compresseur est un composant qui joue un rôle clé dans le bon fonctionnement d’une pompe à chaleur. Il élève la basse pression du réfrigérant provenant de l’évaporateur. À cette étape, la pression et la température du réfrigérant augmentent.

Le condenseur

Le condenseur est un échangeur de chaleur à haute température où le réfrigérant entre sous forme de vapeur à haute température. En retour, il rejette la chaleur vers le dissipateur thermique par une condensation à haute pression. La chaleur rejetée se dégage sous forme d’un liquide à haute température.

La soupape de détente

La soupape de détente est le lieu où le réfrigérant (liquide haute température et haute pression) est remplacé. Le remplacement se fait par un liquide basse température et basse pression qui pénètrent dans l’évaporateur. Lorsque le liquide chaud passe par cette vanne, sa pression diminue et sa température chute.

Que faut-il savoir sur le fonctionnement des pompes à chaleur ?

Les pompes à chaleur fonctionnent à base d’une technologie similaire à celle d’un réfrigérateur ou un climatiseur. Elles captent la chaleur provenant de l’air ambiant, l’énergie géothermique stockée dans le sol, des sources d’eau à proximité ou de la chaleur résiduelle d’une usine. Ces appareils augmentent la quantité de chaleur et la transfèrent vers des endroits où elle sera utilisée.

Les pompes à chaleur sont plus efficaces que les technologies de chauffage conventionnelles. La production d’énergie sous forme de chaleur est supérieure.

Quels sont les avantages des pompes à chaleur ?

Les pompes à chaleur proposent de nombreux avantages aux utilisateurs.

Économie d’énergie

Les systèmes de chauffage standard créent de la chaleur en brûlant des combustibles fossiles ou en utilisant une résistance électrique inefficace. Les pompes à chaleur déplacent la chaleur comme le font les réfrigérateurs. Elles permettent d’économiser de l’énergie en raison de leur faible consommation. Les pompes à chaleur, en particulier les systèmes mini-split ont un indice SEER plus élevé que les climatiseurs traditionnels.

Confort

Les pompes à chaleur ont aussi la capacité de rendre votre maison plus confortable. Durant les journées chaudes et humides, elles agissent comme des déshumidificateurs. Pour en tirer le meilleur parti, nous vous conseillons de maintenir leur température à 70 degrés.

Meilleur pour l’environnement

À l’inverse des fournaises et des chaudières classiques, les pompes à chaleur fonctionnent à l’électricité, ce qui est favorable pour l’environnement. Associées à une source d’énergie renouvelable, elles chauffent votre maison sans impacter de manière négative sur la planète. Comparées aux autres systèmes de chauffage électrique, les thermopompes sont écoénergétiques.

Quel est le fonctionnement des différents types de pompes à chaleur ?

Le fonctionnement des pompes à chaleur varie en fonction du type. On distingue les pompes à chaleur aérothermiques, géothermiques et hybrides.

Les pompes à chaleur aérothermiques

Les pompes à chaleur aérothermiques extraient la chaleur de l’air et l’amènent à une température plus élevée. Ces pompes sont conçues en deux principaux modèles : les pompes à chaleur air/eau et les pompes à chaleur air/air. Les premières prélèvent la chaleur de l’air extérieur et l’introduisent dans le système de chauffage central humide de votre logement. La chaleur produite par ces dispositifs est plus froide que celle d’une fournaise ou d’une chaudière conventionnelle.

Leur utilisation nécessite l’installation de radiateurs plus grands ou d’un chauffage par le sol. Nous conseillons les pompes à chaleur air/eau pour les nouvelles et les anciennes constructions qui sont économes en énergie. Quant aux pompes à chaleur air/air, elles prélèvent la chaleur de l’air extérieur et la transfèrent dans votre résidence à travers les ventilateurs. Ces types de systèmes sont à privilégier pour le chauffage, mais déconseillés pour produire de l’eau chaude.

Les pompes à chaleur géothermiques

Les pompes à chaleur géothermiques exploitent la chaleur naturelle du sous-sol et pompent du liquide dans des tuyaux. Elles augmentent la température dont la chaleur est utilisée pour fournir du chauffage ou de l’eau chaude. Ces types de systèmes jouent un rôle semblable à celui d’une fournaise ou d’une chaudière dans un système de chauffage central.

Ils utilisent la chaleur ambiante du sol au lieu de brûler du carburant. Les pompes à chaleur géothermiques se composent d’une boucle souterraine et d’une pompe à chaleur au niveau du sol. Un mélange d’eau et d’antigel est pompé autour de la boucle souterraine et absorbe la chaleur naturelle emmagasinée dans le sol.

Le mélange d’eau est comprimé et passe par un échangeur qui extrait la chaleur et la transfère à la pompe. La chaleur est passée à votre système de chauffage domestique. Elle s’utilise dans des radiateurs ou dans un système de chauffage par le sol.

Les pompes à chaleur hybrides

Les systèmes de pompe à chaleur dits hybrides intègrent une pompe à chaleur (air ou géothermique) à la fournaise à gaz traditionnelle. Cela s’observe aussi avec les systèmes de chauffage de chaudière et les chaudières à hydrogène. Les pompes à chaleur hybride surveillent la température extérieure et choisissent l’option la plus écoénergétique pour garder au chaud votre habitation et votre eau.

Quelles sont les limites des pompes à chaleur ?

Malgré les multiples atouts qu’offrent les pompes à chaleur, ces dispositifs présentent des limites non négligeables.

Coût initial plus élevé

Le principal inconvénient des pompes à chaleur est leur coût initial plus élevé. Un système de climatisation ou une fournaise bon marché vous coûtera moins de 5 000 euros. L’installation moyenne d’une thermopompe coûte environ 15 000 euros. Cela s’explique en partie par le fait que vous payez pour quelque chose qui remplace à la fois votre système de chauffage et votre système de refroidissement.

Exigences électriques

Une autre limite des pompes à chaleur est leurs exigences en électricité qui est plus élevée. Si vous utilisez un système de chauffage à combustible fossile qui fonctionne au gaz naturel, au mazout ou au propane, vous devrez mettre à niveau votre panneau électrique.