Comment fonctionne une pompe à chaleur ? On vous explique

Comment fonctionne une pompe à chaleur ? La pompe à chaleur se développe auprès des ménages français, car elle est en adéquation avec la rénovation énergétique. En effet, elle offre de nombreux avantages et d’importantes économies d’énergie. Consomme-t-elle beaucoup d’électricité ? Comment calculer la consommation de sa pompe à chaleur ?

Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Concrètement, la pompe à chaleur récupère la chaleur présente dans l’air, le sol ou une nappe phréatique, pour la restituer à l’intérieur d’un lieu à chauffer. Ce sont les changements d’état du liquide frigorigène qui la compose qui produisent de l’énergie.

Quel est le principe de base d’une pompe à chaleur ?

La pompe à chaleur est un dispositif simple. Il s’agit d’un circuit fermé, semblable à une boucle, dans lequel circule un liquide frigorigène, un fluide qui absorbe la chaleur à basse température et à basse pression, puis libère la chaleur à une température et une pression plus élevées.

La pompe à chaleur est composée de 4 organes : l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur :

1. La pompe à chaleur prélève les calories à l’extérieur, dans l’air, les nappes phréatiques ou le sol et les transfère au fluide frigorigène qui se transforme en vapeur ;
2. Un compresseur électrique aspire le fluide frigorigène vaporisé. Grâce à la compression, la température du fluide frigorigène augmente ;
3. La chaleur du fluide frigorigène passe dans l’eau du circuit de chauffage et/ou à l’eau sanitaire ou directement dans l’air du lieu à chauffer ;
4. Le fluide frigorigène passe dans le condenseur et revient à un état liquide ;
5. Le fluide frigorigène est alors un liquide à haute pression. Il passe dans le détenteur qui abaisse sa pression afin de préparer sa vaporisation.

Une PAC peut être monobloc, elle n’est alors constituée que d’un seul élément, ou bien bibloc. La pompe à chaleur fonctionne également en sens inverse pour refroidir le logement.

À partir de ce principe de base, plusieurs modèles sont développés :

• Les pompes à chaleur aérothermiques ;
• Les pompes à chaleur géothermiques.

Le fonctionnement d’une PAC air-eau

Une PAC air-eau appartient à la famille des pompes à chaleur aérothermiques. Elle puise la chaleur directement dans l’air ambiant extérieur ou intérieur d’un logement.

Une unité extérieure est installée dans un endroit aéré, comme un jardin. Cette unité contient l’évaporateur qui utilise les calories présentes dans l’air pour évaporer à très basse pression et à basse température le fluide frigorigène qui circule dans la pompe à chaleur.

Dans le cas de la PAC air-eau, la chaleur produite est récupérée par l’eau du circuit de chauffage central. La chaleur est ensuite diffusée dans le logement via les radiateurs ou un plancher chauffant.

Le fonctionnement d’une PAC air-air

Comme la PAC air-eau, la PAC air-air est une pompe à chaleur aérothermique qui récupère la chaleur directement dans l’air via une unité extérieure. En revanche, la chaleur produite n’est pas restituée via le circuit de chauffage central, mais par des ventilo-convecteurs qui diffusent la chaleur directement dans l’air intérieur du logement.

La PAC air-air ne peut pas produire d’eau chaude sanitaire.

Chauffage d’appoint Les PAC aérothermiques sont toujours complétées par un système de chauffage d’appoint. Lorsque les températures extérieures sont négatives, l’efficacité de la pompe à chaleur n’est plus optimale. Le chauffage d’appoint assure alors le relais pour chauffer le logement.

Le fonctionnement d'une PAC réversible

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur réversible est simple. La PAC récupère l'air chaud qui se trouve à l'intérieur du logement et va l'expulser à l'extérieur. De façon simultanée, elle va récupérer l'air extérieur qui sera refroidie pour être diffusé dans le logement.

Ce procédé est possible grâce au fluide frigorigène qui va faire varier sa pression ce qui permet de réchauffer ou de refroidir la température. C'est le principe de thermodynamique.

Le fonctionnement d'une PAC géothermique

La pompe à chaleur géothermique fonctionne grâce à des capteurs enterrés. Ces capteurs vont absorber des calories se trouvant dans le sol pour les conduire vers le circuit de chauffage. En rentrant en contact avec le fluide frigorigène, ces dernières vont se changer en gaz. C'est lors de cette étape que l'eau du logement va chauffer. Par la suite, le fluide frigorigène va revenir en état liquide pour un nouveau cycle.

Est-ce qu’une PAC consomme beaucoup d’électricité ?

Pour fonctionner, une pompe à chaleur doit nécessairement consommer de l’électricité pour faire circuler le liquide frigorigène dans le circuit. Grâce à l’apport gratuit de l’air extérieur, la quantité d’électricité consommée est nettement inférieure à la quantité d’énergie produite.

Source : Ademe

Pour calculer la consommation d’électricité de sa pompe à chaleur :

Comment réduire la consommation de sa pompe à chaleur ?

Écologique et économique, la pompe à chaleur permet de chauffer un logement grâce à une énergie gratuite et inépuisable, l’air.

Pour optimiser son rendement et limiter sa consommation, voici quelques conseils :

1. Éviter de faire varier la température : les pompes à chaleur consomment moins d’électricité lorsqu’elles maintiennent une température constante. Baisser la température tous les soirs ou lors d’absence ne permet pas de réaliser d’économies. Il est conseillé de diminuer la température voulue de chaque pièce d’un seul degré ;
2. Éviter une température d’eau chaude de sortie trop chaude : l’idéal est de programmer une température maximale à 40°C ;
3. Entretenir régulièrement son installation : une pompe à chaleur entretenue tous les ans par un professionnel offre de meilleures performances et consomme, par conséquent, moins d’électricité. Dans le cas d’une PAC aérothermique, les filtres doivent être lavés tous les 2 mois.