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Quel est le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur pour votre maison ?
Une pompe à chaleur, qui consomme peu d’énergie, constitue une option alternative à la chaudière classique. Le fonctionnement d’une pompe repose sur la récupération de la chaleur présente dans l’environnement pour la redistribuer à l’intérieur du logement via le système de chauffage. Elle puise ainsi des calories dans des sources extérieures telles que l’air qu’elle transforme ensuite pour garantir un confort thermique optimal.
Ainsi, l’énergie électrique utilisée est inférieure à celle produite. En plus de l’air ambiant, une pompe à chaleur peut exploiter la chaleur des eaux souterraines et du sol. Cependant, la température obtenue naturellement étant souvent trop basse pour le chauffage ou l’eau sanitaire, des procédés thermodynamiques sont appliqués pour la rehausser.
Pompe à chaleur air-air : Comment ça marche ?
La pompe à chaleur air/air, également connue sous le nom de climatisation réversible, permet de chauffer ou de rafraîchir un logement. Elle diffuse de l’air chaud ou froid à travers une unité intérieure. Si plusieurs unités de diffusion sont présentes, on parle alors de système “multisplit”. Ces unités peuvent être des consoles murales, des cassettes ou des gaines encastrées.
Ce type de pompe à chaleur fonctionne en captant l’air extérieur pour chauffer ou refroidir l’air à l’intérieur. Elle est équipée d’un compresseur qui comprime le fluide frigorigène, d’un évaporateur qui capte la chaleur de l’air extérieur, et d’un condenseur qui libère cette chaleur dans l’air intérieur.
En mode chauffage, la chaleur est extraite de l’air extérieur et transférée à l’intérieur. En mode refroidissement, le processus s’inverse, permettant ainsi d’ajuster la température en fonction des besoins, que ce soit pour chauffer ou rafraîchir l’air ambiant.
Fonctionnement de la pompe à chaleur eau-eau
Pour chauffer votre logement et/ou produire de l’eau chaude sanitaire, vous pouvez opter pour une pompe à chaleur eau/eau, également appelée pompe aquathermique. Ce type de pompe puise l’énergie directement dans les eaux souterraines. Plus précisément, le système fonctionne en pompant l’eau depuis un puits d’extraction pour la transférer vers la pompe à chaleur.
La chaleur de cette eau est ensuite exploitée pour chauffer l’habitation et fournir de l’eau chaude. Une fois l’eau refroidie, elle est réinjectée dans la source naturelle via un puits d’absorption. Dans certains cas, des puits existants peuvent être utilisés pour installer ce type de système.
Pompe à chaleur air-eau et son fonctionnement
Cette pompe à chaleur aérothermique (air/eau) peut être soit monobloc, soit bi-bloc, et se connecte à un système de chauffage central. Elle utilise l’énergie thermique du fluide frigorigène pour augmenter la température du liquide qui circule dans ce réseau.
En somme, elle capte la chaleur de l’air ambiant de la pièce via un ventilateur qui aspire cet air et l’envoie vers un échangeur de chaleur (évaporateur) intégré à la pompe. Le fluide frigorigène, qui s’évapore à basse température, circule dans cet échangeur. Ensuite, un compresseur comprime cette vapeur pour élever sa température à un niveau suffisant pour être utilisée à la fois pour le chauffage et la production d’eau chaude. En fonction du modèle, la pompe peut également produire de l’eau chaude sanitaire en plus du chauffage.
Les fluides utilisés pour son fonctionnement comprennent le fluide caloporteur et le gaz réfrigérant R32, récemment adopté en remplacement des anciens gaz.
La pompe à chaleur géothermique expliquée
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur sol/eau est le suivant : En premier lieu, elle capte la chaleur du sol, qui est ensuite transmise à un fluide frigorigène. Ensuite, ce fluide s’évapore puis est compressé, ce qui augmente sa pression et sa température. Le cas échéant, cette chaleur est alors absorbée par un échangeur (condenseur) et transférée au système de chauffage.
En outre, la chaleur géothermique peut être extraite de deux manières : soit à l’aide de capteurs installés près de la surface du sol, soit par des sondes géothermiques qui plongent jusqu’à 100 mètres de profondeur. À cette profondeur, la température du sol reste stable autour de 10 °C, offrant une source de chaleur constante, même en hiver, lorsque la surface est gelée. Cela permet à la pompe de fonctionner efficacement, car la différence de température entre la source et le système reste faible.
En simplifié, la pompe à chaleur géothermique récupère la chaleur du sol grâce à un réseau de capteurs horizontaux ou à des sondes installées verticalement. Cette énergie thermique est ensuite utilisée pour chauffer l’eau du circuit d’un système de chauffage central.
Le rôle du compresseur dans le système
Le compresseur est l’unique élément de la pompe à chaleur qui utilise de l’énergie (électricité ou gaz naturel). Alimenté par un moteur électrique, il compresse le fluide frigorigène sous forme gazeuse. Durant cette compression, le gaz s’échauffe considérablement, augmentant à la fois sa pression et sa température.
Comprendre le détendeur et son importance
Le détendeur réduit la pression du liquide, ce qui permet au fluide frigorigène de retrouver sa température initiale avant de passer dans l’évaporateur. Une fois que ce liquide est renvoyé à l’extérieur pour s’évaporer, le cycle peut reprendre.
Comment fonctionne une pompe à chaleur en hiver ?
La question est pertinente. En effet, l’efficacité d’une pompe à chaleur en hiver dépend de son type : les variations de température sont faibles pour les pompes à chaleur glycol/eau (qui puisent dans le sol) et eau/eau (qui exploitent les nappes phréatiques), comparées à celles des pompes air/eau. Dans le sol, à partir de 10 mètres de profondeur, la température reste stable autour de 10°C toute l’année, offrant un rendement supérieur aux systèmes air/eau, surtout en période hivernale.
En outre, tant que la température de la source de chaleur (air, sol ou eau) reste au-dessus du point d’ébullition du fluide frigorigène, l’énergie ambiante peut être efficacement utilisée pour chauffer le logement et produire de l’eau chaude sanitaire. Comme les réfrigérants utilisés ont un point d’ébullition compris entre -57°C et -12°C, le système fonctionne de manière fiable même en hiver. En cas de froid extrême, lorsqu’il atteint ses limites, un chauffage électrique d’appoint intégré peut prendre temporairement le relais.
Utilisation d’une pompe à chaleur comme climatiseur : comprendre le fonctionnement pompe à chaleur réversible
Les pompes à chaleur réversibles, qui peuvent fonctionner à la fois comme système de chauffage et de refroidissement, sont des solutions à la fois économiques et écologiques pour réguler la température de votre maison. Ces appareils offrent une double fonctionnalité : ils chauffent votre habitation en hiver et la rafraîchissent en été.
Ces pompes captent les calories présentes dans l’air, l’eau ou le sol, puis les transfèrent à l’intérieur de votre maison. Ce transfert est réalisé grâce à un fluide frigorigène qui circule entre l’unité extérieure et l’unité intérieure. En comprimant ce fluide, la chaleur est concentrée et distribuée pour chauffer les pièces, tandis qu’en inversant le processus, le système expulse la chaleur vers l’extérieur pour rafraîchir la maison.