Comment Fonctionne une Pompe à Chaleur ?

La pompe à chaleur est un système électrique qui sert à chauffer les logements et habitations. Ce dispositif permet de prélever des calories à l’extérieur de la maison, dans l’air, l’eau ou même le sol. La chaleur ainsi générée est transformée puis distillée à l’intérieur pour assurer le confort thermique des occupants.

Le processus reste identique pour les différentes pompes à chaleur, mais il existe toutefois des particularités. La ressource naturelle exploitée et le système de diffusion de la chaleur diffèrent selon le modèle.

Pompe à chaleur : le fonctionnement

Quel que soit le type de pompe à chaleur (PAC) utilisé, le fonctionnement de la machine se déroule en 4 étapes :

  1. L’évaporateur puise, à partir d’une source propre, les calories nécessaires exploitées (air, eau ou sol) pour les retransmettre à un liquide caloporteur ;
  2. Le liquide change par conséquent d’état pour devenir un gaz chaud. Cela est rendu possible grâce à un compresseur;
  3. Il retrouve à nouveau son état d’origine sous l’action de la puissance thermique dudit condenseur;
  4. Enfin, un détendeur se chargera de baisser la température. À cette étape, la pression du fluide frigorigène baisse jusqu’à retrouver son niveau initial. Le processus se renouvelle alors à l’infini.

Installation de pompe à chaleur

Le fonctionnement adéquat des pompes à chaleur exige suffisamment de place hors du logement ou de l’habitation. Cet espace nécessaire doit être assez grand afin de recevoir le module extérieur servant à capter les calories (chaleur). Dans le même temps, une unité intérieure sera installée dans le logement. Elle recevra et diffusera la chaleur (les calories) à l’intérieur de l’habitation.

En termes de PAC, l’emploi d’une ressource naturelle et gratuite est vivement souhaitable, car elle permet de réaliser des économies. L’inconvénient ici, c’est qu’en hiver (assez rude), une PAC par basse température montre des insuffisances. Dans ce cas, un chauffage d’appoint est recommandé pour faire face au déficit.

Les pompes à chaleurs ne présentent pas toutes le même mode de fonctionnement. Certains équipements disposent d’un principe de fonctionnement inversé pour rafraîchir la température durant l’été. Les calories ainsi absorbées à l’intérieur du logement sont expulsées dehors. La pompe à chaleur porte ici l’indication « réversible » et procure de l’air frais dans la maison.

Le chauffage par pompe à chaleur

La différence majeure qui distingue les différents types de pompe à chaleur réside dans la ressource naturelle utilisée pour fonctionner. Une PAC géothermique exploite les calories tirées du sol. Les modèles aérothermiques se servent des calories récupérées dans l’air. La pompe à chaleur aquathermique quant à elle, récupère ses énergies dans l’eau.

Ce mode de chauffage est donc celui qui permet de réaliser d’excellentes économies d’énergie et donc d’argent. Il est fréquent de croiser l’expression « thermopompe » en faisant des recherches sur le web. Ce n’est pas une nouveauté, car en réalité, il s’agit du terme employé par les Québécois pour désigner la PAC.

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Les différentes formes de pompes à chaleur (PAC)

Il existe trois catégories de pompes à chaleur offrant chacune ses particularités.

La PAC aérothermique : air/air ou air/eau

Il existe en réalité deux types de PAC aérothermiques : un modèle air/eau et un modèle air/air. La pompe à chaleur air/air collecte directement l’énergie (chaleur) dans l’air ambiant extérieur du logement. Celle-ci est par la suite véhiculée par un fluide frigorigène qui va la changer en air chaud. Ce dernier est alors diffusé dans la maison grâce à des modules. Ils sont souvent posés au sol ou accrochés au mur.

Les PAC air/air offrent l’avantage de fonctionner comme une ventilation et peuvent donc autant produire du chaud que du froid. Par contre, ce type de PAC ne produit pas de l’eau chaude sanitaire. Il est dit « multisplit » lorsqu’il présente différents modules de diffusion. Ces émetteurs sont souvent des cassettes, des consoles murales ou encore des gaines encastrables.

La pompe à chaleur air/eau fonctionne d’une manière similaire. Elle puise toujours ses calories dans l’air pour ensuite les répandre sous forme de chaleur. Pour cela, elle utilise un plancher chauffant ou des radiateurs basse température. La différence avec le modèle air/air se trouve dans l’utilisation de l’eau pour acheminer la chaleur à l’intérieur du logement. Elle a aussi la faculté de produire de l’eau chaude sanitaire.

Ce modèle de PAC est adapté tant aux nouvelles maisons que celles en rénovation. Le dispositif air/eau peut être réversible et baisser la température en été ou servir de relève de chaudière. La pompe air/eau peut être monobloc ou bi-bloc et se relie à un système de chauffage central.

Une PAC aérothermique utilise peu d’énergie pour son fonctionnement. Sa mise en place est éligible pour des aides financières. Pour en bénéficier, un professionnel RGE doit assurer la pose. Le demandeur réalisera jusqu’à 60 % d’économies sur sa facture énergétique.

La PAC hydrothermique

Une pompe à chaleur hydrothermique, comme le nom l’indique, marche sur le principe eau/eau. Elle récupère son énergie dans un cours d’eau ou la nappe phréatique. Cette dernière source se révèle la plus profitable, car de l’eau s’y trouve à température élevée et stable. La mise en place d’une telle PAC demande l’existence préalable d’un puis. Dans le cas contraire, il faudra engager des travaux afin de réaliser un forage vertical.

L’eau à exploiter doit se trouver à plus de 30-100 mètres de profondeur. L’installation est fastidieuse et onéreuse. En effet, un forage trop profond augmentera la consommation électrique. L’eau remonte en surface pour apporter le chauffage grâce à l’électricité. Une autorisation administrative auprès des autorités locales sera donc nécessaire avant l’installation. Si le besoin est pertinent alors cette PAC est idéale pour le logement.

La PAC géothermique

La terre est un producteur de chaleur naturel. La PAC géothermique va donc se servir de cette particularité pour chauffer les habitations. Elle utilise plusieurs capteurs enfouis dans le sol de la maison ou du jardin. Ils sont enfouis dans le sol soit à la verticale, soit de manière horizontale. Ces derniers sont responsables de la collecte des calories nécessaires.

Elles sont ensuite transformées en chaleur et diffusées dans l’appartement à travers un plancher chauffant ou des radiateurs. La PAC géothermique a la capacité de récupérer les calories à des températures en dessous de 10 °C. Ces ressources sont fournies par la pluie et/ou le soleil et sont conservées dans le sol. Le liquide caloporteur parcourt les capteurs et récupère les calories renfermées dans le sol.

La PAC intervient pour les transformer en chaleur afin de réchauffer l’habitation et produire de l’eau chaude sanitaire. L’installation de ce modèle exige l’intervention de professionnels accrédités. Un tel dispositif implique la réalisation d’un forage et/ou d’un terrassement préliminaire avant de pouvoir placer les différents capteurs.

Une fois les travaux achevés, la PAC est associée à un plancher chauffant ou à des radiateurs de type basse température. En matière de pompe à chaleur, la géothermique se révèle être le système le plus coûteux, mais également le plus performant.

Suivant les caractéristiques de l’habitation et du terrain, des simulateurs d’économies d’énergie permettent de déterminer la pertinence de cette solution. Chaque habitation dispose en effet de ses propres contraintes.

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Comment bien choisir sa PAC ?

Afin de choisir le système de chauffage le plus adapté à un logement, il faut établir un bilan thermique préalable. Cet état des lieux est important pour une mise en place de chauffage optimale. Il va permettre d’identifier la puissance de PAC nécessaire pour les besoins des occupants de la maison. Le bilan dépendra de l’isolation de l’habitation et du confort envisagé.

En particulier, si la résidence est très mal isolée, il peut être nécessaire de corriger ce défaut avant une autre intervention. Une pompe à chaleur ne pourra en réalité pas contrer efficacement les déperditions de chaleur causées par une mauvaise isolation thermique. Le COP (Coefficient de Performance) désigne un facteur important à prendre en considération.

Il mesure le rapport entre l’énergie produite et l’énergie électrique consommée. Ce facteur permettra de choisir la pompe à chaleur la plus indiquée pour votre projet. De nos jours, la pompe à chaleur aérothermique est le système le plus souvent installé, particulièrement dans les logements français. Elle offre l’avantage de représenter un investissement moins onéreux.

Son installation ne demande pas beaucoup de travaux, ce qui augmente sa popularité. Un modèle air-air répondra plus au besoin des habitants s’ils souhaitent refroidir leur maison en été. Il est fortement recommandé pour les régions très ensoleillées. Un dispositif air-eau sera par contre plus approprié si l’utilisateur a besoin d’une solution de chauffage tout-en-un.

Combien coûte une PAC ?

Les fabricants proposent plusieurs types de pompes à chaleur dotées de diverses fonctionnalités. Si les besoins de l’habitation déterminent le choix d’un modèle en particulier, c’est surtout le montant à investir qui fera pencher la décision finale. Il est très important de demander l’aide des professionnels du milieu pour obtenir des conseils avisés.

Tout compte fait, pour installer une pompe à chaleur, le demandeur devra mettre la main à la poche. Il faut distinguer ici le coût du matériel nécessaire du coût de la pose. Pour une pompe air/air ou air/eau, il faudra débourser près d’une dizaine de milliers d’euros. La pose coûtera plusieurs milliers d’euros selon le modèle.

Les PAC eau/eau, sol/eau et sol/sol reviennent relativement plus chers, car elles offrent plus ou moins de meilleures performances selon le cas. La pertinence et l’efficacité d’une pompe à chaleur dépendent de certains facteurs. Plusieurs comparateurs sont disponibles en ligne pour permettre de réaliser le meilleur choix.

Lea
Diplômée d'un master d'architecture et de l'amélioration de l'habitat, j'accompagne les services d'aménagement urbain pour imaginer l'habitat du futur et réduire les consommations énergétiques.

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