Pompe à chaleur

Principe de la pompe à chaleur

La pompe à chaleur est un appareil thermodynamique qui prélève la chaleur dans l'environnement (air, eau, sol) et la transfère à un niveau de température plus élevé dans votre logement.

Plus précisément, l’énergie est récupérée dans un évaporateur qui contient du fluide frigorigène. Au contact de la chaleur, celui-ci se transforme en vapeur. Le compresseur électrique aspire alors ce fluide, le comprime et en augmente la température. Ce fluide chaud est transféré à un condenseur. Il cède sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage ou chauffe l’air du local en se condensant. Le fluide à l’état liquide chute en pression et en température lorsqu’il traverse le détendeur. Le fluide revient alors dans l’évaporateur où il recommence un nouveau cycle. (source pompe à chaleur EDF)

Principe: les pompes à chaleur à compression sont la solution la plus moderne et les plus répandues.Leur fonctionnement est similaire à celui d'un réfrigérateur, mais avec l'objectif de chauffer et non de refroidir. Elles utilisent un fluide frigorigène dont les changements d'état vapeur ou liquide (au moyen d'un compresseur, condenseur et évaporateur) permet de récupérer les calories contenues dans l'air ou le sol. Une pompe à chaleur peut en inversant le cycle fournir du froid, elle est dans ce cas dite réversible.

COP = coefficient de performance d'une pompe à chaleur. Il traduit le rapport entre la quantité de chaleur produite et l'énergie consommée par le compresseur de la pompe à chaleur. Il devra être au minimum de 3 ( 3kw produit pour 1 Kw consommé).

Géothermie : ces systèmes qui puisent les calories dans le sol ont une efficacité élevée et permettent même durant les grands froids une marche automome sans générateur de chaleur supplémentaire. Une économie d'environ 75% par rapport à un chauffage électrique classique est réalisé.
Le captage horizontal est le plus courant et le plus économique, il faut environ 20m2 de capteur par Kw de chauffage (ou 1,5 à 2 fois la surface à chauffer).
Le captage vertical (forage) plus onéreux est utilisé pour les terrain de petite surface.Un rafraîchissement du bâtiment est possible avec plancher chauffant-réfrigérant et une pac réversible.

Aérothermie : Un échangeur équipé d'un ventilateur capte les calories de l'air extérieur. La pompe à chaleur air eau aura un COP variable en fonction d'une part de la température extérieure et d'autre part du niveau de température d'eau demandée dans le batiment à chauffer. Plus l'écart entre ces deux niveaux est faible, plus le COP de la pompe est élevé. Une installation d'aérothermie conduira à une installation plus pratique et moins chère que la technique de géothermie avec pompe à chaleut eau/eau.Nécèssite une bonne isolation acoustique de l'unité extérieure.

Comment dimensionner une pompe à chaleur ?
Il faut se placer dans les conditions hiver extrêmes, soit par exemple –7°C en Essonne, et bien vérifier que la puissance calculée dite "calcul de déperditions" est bien couverte par la puissance de la pompe à chaleur à –7°C.
Une pompe à chaleur air eau ne fonctionne quasiment jamais en mono générateur car quand les températures extérieures sont très basses, la puissance et le COP de la pompe à chaleur diminuent de façon significative alors que les besoins calorifiques augmentent. Si  elle devait fonctionner seule, la pompe à chaleur devrait être de forte puissance et donc en inter saison elle serait très largement surdimensionnée.
Les études techniques et économiques montrent que la pompe à chaleur bivalente financièrement optimale doit être dimensionnée à 70 - 80 % des besoins d'énergie nécessaires dans le bâtiment. La pompe à chaleur fournit la totalité de la puissance jusqu'au point de bivalence. En dessous de ce point, la pompe à chaleur et l'appoint en parallèle (chaudière classique ou appoint électrique) fournissent la puissance de chauffe nécessaire. Ce point d'équilibre se situe au croisement de la courbe de charge du bâtiment et de la courbe de chauffe de la pompe à chaleur