Que faut-il savoir sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur ?

Le réchauffement climatique et la transition énergétique sont les préoccupations majeures de la société actuelle. La recherche de solutions de chauffage et de climatisation durables et efficaces constitue donc une priorité puisqu’il s’agit tous deux de postes très énergivores. La pompe à chaleur est une alternative prometteuse à cet égard. Comprendre son fonctionnement permet de saisir pourquoi son installation mérite d'être envisagée. 

Prêt à investir dans une pompe à chaleur ?

Avant d’entrer dans les détails, il convient de définir ce qu’est une pompe à chaleur et de comprendre comment elle fonctionne.

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?

La pompe à chaleur (PAC) est un dispositif de chauffage thermodynamique. Elle récupère les calories présentes dans l’environnement (air, eau ou sol) et les transfère vers un circuit de chauffage et/ou d’eau sanitaire selon le modèle considéré. Il s’agit d’une solution écologique et économique de chauffage domestique et de production d’eau chaude sanitaire (ECS).

Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur repose sur un cycle thermodynamique. L’engin est constitué de 4 éléments principaux à savoir : un compresseur, un évaporateur, un condenseur et un détenteur. Un fluide caloporteur circule entre ces composants et change d’état (liquide/gaz) pour capter et libérer de la chaleur.

Plus concrètement, le mécanisme se déroule comme suit :

1. L’évaporateur capte les calories contenues dans la nature (air, eau ou sol), ce qui fait passer le fluide frigorigène de l’état liquide à l’état gazeux.
2. Le compresseur augmente la pression et la température du gaz pour augmenter son niveau d’énergie thermique (le chauffer).
3. Le condenseur cède la chaleur obtenue à un circuit de chauffage (radiateur, plancher chauffant, circuit de production d’ECS), ce qui fait revenir le fluide frigorigène à l’état liquide.
4. Le détenteur baisse la pression et refroidit le liquide frigorigène pour le préparer à recommencer le cycle. Et ainsi de suite jusqu’à ce que la température à l’intérieur du logement chauffé soit au niveau souhaité.

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🤔 Est-ce qu’une pompe à chaleur consomme beaucoup d’électricité ? La consommation électrique d’une pompe à chaleur dépend de son rendement et de la taille de l’installation. Mais généralement, les PAC sont moins énergivores que les systèmes de chauffage traditionnels. Elles ne produisent pas directement de la chaleur. Elles extraient et rediffusent celle de l’eau, de l’air ou du sol.  

Il existe 3 sortes de pompes à chaleur : la pompe à chaleur air-air, la pompe à chaleur air-eau et la pompe à chaleur géothermique. Chacune d’entre elles a ses avantages et inconvénients.

Découvrez-les plus en détail dans les paragraphes ci-dessous pour savoir quel système pourrait mieux répondre à vos besoins.

Comment fonctionne une pompe à chaleur air-air ?

La pompe à chaleur air-air capte la chaleur présente dans l’air extérieur pour la transférer à l’intérieur du logement par le biais d’un système de ventilation.

La PAC air-air est particulièrement adaptée aux climats tempérés. Sa performance dépend, en effet, de la température extérieure. Elle diminue considérablement lorsqu’il fait froid puisque l’air extérieur dans lequel les calories sont extraites est lui-même froid. 
La pompe à chaleur air-air est appréciée pour sa facilité d’installation et son coût moins cher que celui des versions air-eau et géothermique. Pour qu’elle soit efficace, il faut disposer d’un bon système de ventilation. Et lorsqu’il fait froid, elle ne suffit pas. Elle doit venir en appoint d’un système de chauffage principal pour pouvoir profiter d’un bon confort thermique.

Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau ?

La pompe à chaleur air-eau extrait les calories présentes dans l’air extérieur et les transfère au circuit d’eau de chauffage d’un dispositif de chauffage hydraulique (radiateurs, planchers chauffants, etc.) pour chauffer une surface ou à un ballon d’eau chaude sanitaire pour produire de l’ECS. Comme précédemment, son efficacité dépend fortement des températures extérieures. 

L’installation d’une PAC air-eau est plus complexe et plus coûteuse que celle d’une PAC air-air. Mais son avantage majeur réside dans le fait qu’elle soit plus polyvalente (chauffage et production d’ECS) et que son rendement énergétique* soit plus grand. L’eau a, en effet, une capacité thermique plus élevée que l’air.

*Le rendement énergétique désigne le rapport entre l’énergie nécessaire à un équipement pour fonctionner (l'énergie absorbée) et sa capacité à produire lui-même de l’énergie (l'énergie utile).

Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique sol-eau ?

La pompe à chaleur sol-eau ou géothermique capte les calories contenues dans le sol au moyen de capteurs enterrés. Celles-ci sont transférées au circuit d’eau chaude d’un système de chauffage hydraulique central ou à un cumulus comme ça été le cas pour une PAC air-eau. L’engin permet donc à la fois de chauffer l’intérieur du logement et de produire de l’ECS.

L’inconvénient de la PAC géothermique réside dans le fait que son installation soit plus complexe et plus onéreuse que celle des deux autres modèles. Mais au niveau de la performance, elle est bien au-dessus. Il y a moins de pertes thermiques et la température du sol reste relativement stable toute l’année même s’il fait froid.

👉 Quels sont les inconvénients de la pompe à chaleur ? Une pompe à chaleur peut être plus ou moins bruyante selon le modèle et la gamme choisis. Il revient aux utilisateurs de se renseigner sur le sujet avant de passer à l’achat pour éviter les mauvaises surprises.

Les pompes à chaleur réversibles sont une solution polyvalente pour le chauffage et la climatisation du logement. Elles sont basées sur des systèmes air-air ou air-eau dont le fonctionnement peut être inversé. Et ce, grâce à un dispositif appelé inversion de cycle qui change le sens de circulation du fluide frigorigène dans le circuit des PAC.

Le principe d’une pompe à chaleur réversible est simple. En hiver, la PAC puise les calories contenues dans l’air extérieur et les transfère à l’intérieur pour chauffer la maison. En été, c’est l’inverse qui se produit. Les calories contenues dans l’air ambiant dans la maison sont extraites et rejetées à l’extérieur. L’espace de vie est ainsi rafraîchi.

Les principaux atouts d’une pompe à chaleur sont son rendement énergétique élevé et sa capacité à réduire l’empreinte carbone du foyer. Les pompes à chaleur présentent, en effet, un excellent COP ou Coefficient de Performance. Celui-ci représente le rapport entre quantité d’énergie thermique produite (chauffage ou refroidissement) et la quantité d’énergie consommée par le système pour cette production.

Une pompe à chaleur qui a un COP égal à 3, par exemple, produit 3 fois plus d’énergie qu’elle n’en consomme. Plus le COP est élevé et plus l’engin est efficace du point de vue énergétique. Et à l’heure actuelle, les pompes à chaleur, notamment les modèles géothermiques, font partie des dispositifs de chauffage les plus économes en énergie.

Outre cela, l’utilisation d’une pompe à chaleur s’inscrit dans une démarche de transition énergétique puisqu’elle diminue la dépendance aux énergies fossiles et contribue à la réduction des émissions de CO₂. Comme expliqué, les PAC puisent les calories dont elles ont besoin dans l’eau, l’air et le sol qui sont des ressources gratuites et renouvelables.

💡 Non seulement vous vous chauffez/climatisez à moindre prix, mais vous réalisez également d’importantes économies d’énergie sur le long terme. Vous n’aurez donc aucune difficulté à amortir votre investissement initial !

Pour finir, tout projet d’installation de PAC est éligible à des aides financières. Nous pouvons citer MaPrimeRénov’, les subventions de l’Agence Nationale de l’Habitat (Anah) ou encore les primes énergie. Ce sont des dispositifs mis en place par l’État pour encourager et soutenir les efforts de chaque foyer en matière de développement durable et de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES). Profitez-en pour investir dans un chauffage performant !

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