Une pompe à chaleur (PAC) est un élément essentiel du système de chauffage central et de climatisation de toute maison (CVC). Elle est chargée de fournir à la fois le chauffage et le refroidissement, ce qui en fait une option performante et économe en énergie pour réguler la température de votre maison. Mais comment fonctionne une pompe à chaleur ? C’est ce que nous voyons dans ce sujet.
La définition de la pompe à chaleur
En transférant l’énergie thermique d’une source de basse température à une source de haute température, la pompe à chaleur agit à la fois comme un système de chauffage et de climatisation, réduisant ainsi le besoin de plusieurs appareils. De plus, certains modèles offrent même des fonctions supplémentaires comme le contrôle de l’humidité pour un confort encore plus grand et sont associables avec une VMC. Comme nous l’évoquons souvent dans les sujets traités sur notre blog, l’un des facteurs les plus importants de l’efficacité énergétique est une bonne isolation et une bonne régulation de la température. Ainsi, l’installation d’une pompe à chaleur peut avoir un impact significatif sur ces deux aspects, car elle permet à la fois de chauffer et de refroidir sans avoir besoin de systèmes séparés puisqu’au lieu d’utiliser un combustible pour générer de la chaleur, elle tire la chaleur de l’air ou du sol à l’extérieur et la fait circuler dans votre maison. Cela permet non seulement d’économiser de l’énergie, mais aussi de réduire les émissions des méthodes de chauffage traditionnelles. Par ailleurs, les pompes à chaleur peuvent être réglées pour maintenir une température constante, au lieu de s’allumer et de s’éteindre constamment comme un four ou un climatiseur. Elles ont donc un grand intérêt environnemental.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur utilise l’électricité pour déplacer la chaleur d’un endroit à un autre. En hiver, une pompe à chaleur déplace la chaleur de l’extérieur vers votre maison. En été, elle fait l’inverse, déplaçant la chaleur de votre maison vers l’extérieur. Ce processus se répète sans cesse pour maintenir votre maison à une température confortable tout au long de l’année. Mais en pratique, il existe deux types de pompes à chaleur : les pompes à air et les pompes géothermiques.
Les pompes à chaleur à air (dites air-air)
Ce type de pompe à chaleur peut fonctionner dans des climats aussi bien froids que doux, ce qui en fait une option très fonctionnelle pour de nombreux habitats. Outre leur capacité d’adaptation au climat, les pompes à chaleur à air ne nécessitent pas l’utilisation de combustibles fossiles, ce qui en fait une option plus propre pour le chauffage de votre maison. Et comme elles transfèrent la chaleur plutôt que de la générer, elles ont souvent des coûts d’exploitation inférieurs à ceux des systèmes de chauffage traditionnels.
L’acteur clé du processus est un réfrigérant, qui peut facilement passer de l’état gazeux à l’état liquide. En mode refroidissement, le réfrigérant absorbe la chaleur de l’intérieur de votre maison et la transporte à l’extérieur. En mode chauffage, le processus est inversé et le réfrigérant absorbe la chaleur de l’air extérieur et la transfère à l’intérieur. Ce processus est rendu possible par la modification constante de la pression du réfrigérant à l’aide de compresseurs, de vannes d’expansion et de serpentins. La température du réfrigérant varie en fonction de la pression, ce qui lui permet d’absorber ou de libérer de la chaleur selon les besoins.
L’utilité du compresseur
Le compresseur d’une pompe à chaleur est responsable de la circulation du réfrigérant dans tout le système. En mode refroidissement, le compresseur comprime le réfrigérant, ce qui le rend chaud et libère la chaleur à l’extérieur du bâtiment. En mode chauffage, le compresseur comprime le réfrigérant pour concentrer sa chaleur avant de la libérer à l’intérieur du bâtiment. Sans un compresseur en état de marche, une pompe à chaleur ne serait pas en mesure de refroidir ou de chauffer efficacement un espace. Bien qu’il existe plusieurs autres composants dans un système de pompe à chaleur, tels qu’un détendeur et un serpentin d’évaporation, le compresseur est essentiel à son bon fonctionnement.
Les vannes d’expansion
Les détendeurs d’une pompe à chaleur sont des dispositifs qui contrôlent le flux de réfrigérant. Quand le réfrigérant absorbe la chaleur de l’environnement extérieur, il devient de plus en plus pressurisé et le détendeur régule cette pression en libérant une partie du réfrigérant dans le système à une pression et une température plus faibles. Ce processus permet à la pompe à chaleur de refroidir ou de chauffer efficacement un espace, ce qui en fait un élément essentiel du fonctionnement du système. En outre, l’entretien régulier et le remplacement de ces vannes peuvent contribuer à garantir que la pompe à chaleur fonctionne avec une efficacité maximale. Si les vannes d’expansion ne fonctionnent pas correctement, une pompe à chaleur peut avoir du mal à maintenir des températures optimales et peut subir une usure excessive.
Les serpentins
Le serpentin de l’évaporateur est chargé d’absorber la chaleur de l’air ambiant ou du sol et de la ramener à l’intérieur. En revanche, le serpentin du condenseur restitue la chaleur collectée à l’environnement extérieur. Ce processus permet à une pompe à chaleur de refroidir et de chauffer un espace, ce qui en fait une option efficace et configurable pour le contrôle de la température. Les serpentins sont également essentiels au fonctionnement du compresseur, qui aide à réguler le flux de réfrigérant dans le système.
Pour résumer le fonctionnement : Dans la première phase, le réfrigérant absorbe la chaleur de l’air extérieur et devient chaud. Ensuite, un compresseur augmente sa pression avant qu’il ne pénètre dans l’espace intérieur, ce qui lui permet de libérer la chaleur qu’il a captée dans l’air. Enfin, un détendeur réduit la pression avant de recommencer le cycle.
Les pompes à chaleurs géothermiques
Si les pompes à chaleur géothermiques ont un coût initial plus élevé, elles permettent de réaliser des économies substantielles à long terme. Contrairement aux pompes à chaleur traditionnelles, qui dépendent de sources d’énergie externes, les pompes géothermiques utilisent la température constante de la terre pour assurer le chauffage et la climatisation. Elles ont également une durée de vie beaucoup plus longue et nécessitent moins d’entretien. Certaines études ont montré que les systèmes géothermiques permettent aux propriétaires d’économiser jusqu’à 70 % sur leurs factures de chauffage et de climatisation. Ainsi, bien que l’investissement puisse être plus important au départ, il est rentabilisé au final par des coûts énergétiques plus faibles et une option plus durable pour le chauffage et la climatisation de votre maison.
Au lieu de dépendre des combustibles fossiles ou de la température extérieure, elles utilisent la température constamment stable sous la surface de la terre pour réguler les températures intérieures. Les capteurs, enterrés dans votre cour ou votre jardin, fonctionnent comme un radiateur, faisant circuler un fluide caloporteur pour capter l’énergie thermique stockée dans le sol. Cette énergie collectée est ensuite utilisée pour chauffer ou refroidir votre maison selon vos besoins. En plus d’être respectueuses de l’environnement, les pompes à chaleur géothermiques peuvent donc également vous faire économiser de l’argent à long terme en réduisant vos factures d’énergie.
La clé de ce processus est ainsi ici un fluide appelé « fluide d’échange géothermique » qui circule dans des tuyaux enfouis profondément dans le sol, où il absorbe la chaleur du sol et la fait remonter pour être utilisée par la pompe à chaleur. Afin de survivre aux dures conditions souterraines, le fluide est généralement un mélange de glycol et d’eau et comme mesure de sécurité supplémentaire, ce mélange a un point de congélation inférieur à celui de l’eau pure, ce qui évite tout dommage au système en hiver.
Rendre son habitation écologique et économique
Quand il s’agit de chauffer et d’alimenter votre maison en énergie, pourquoi ne pas passer au vert et économiser de l’argent par la même occasion en économisant par exemple sur le gaz ? L’installation d’une pompe à chaleur air-air ou d’un système géothermique peut réduire considérablement votre dépendance à l’égard des sources d’énergie traditionnelles, ce qui se traduit par une diminution des factures d’électricité. De plus, grâce aux crédits d’impôt fédéraux et nationaux disponibles pour ces améliorations écologiques, le coût initial peut être plus raisonnable. Et pour ce qui est de l’alimentation de votre espace, les panneaux solaires offrent également une source d’énergie renouvelable qui peut également vous permettre de réaliser des économies sur vos factures d’électricité. Le passage au vert n’aide pas seulement la planète mais peut aussi avoir un impact positif sur votre budget énergétique.
R.C.