UNE POMPE A CHALEUR AIR/EAU, QU’EST CE QUE C’EST ?

Une pompe à chaleur (PAC), aussi appelée thermopompe en français canadien, est un dispositif permettant de transférer de l’énergie thermique (anciennement « calories ») d’un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à haute température (source chaude). Ce dispositif permet donc d’inverser le sens naturel du transfert spontané de l’énergie thermique.

Selon le sens de fonctionnement du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut être considérée comme un système de chauffage, si l’on souhaite augmenter la température de la source chaude, ou de réfrigération, si l’on souhaite abaisser la température de la source froide. Pour la production de froid, le procédé est à la base de la quasi totalité des climatiseurs et réfrigérateurs. Pour la production de chaleur, le procédé diffère du chauffage classique, dans lequel un corps est chauffé (par effet Joule, par combustion, ou par tout autre procédé).

Lorsque le dispositif de pompage fournit simultanément chauffage et réfrigération, le système est une thermofrigopompe.

Les pompes à chaleur sont considérées par divers experts comme l’une des solutions à court terme pour réduire les émissions provenant de la consommation des logements domestiques. Selon une étude de 2022, 85 % des utilisateurs domestiques se déclarent satisfaits de cette technologie pour leur habitation.

PRINCIPE

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur est celui d’un réfrigérateur inversé (dans le cas commun du chauffage, tandis que la climatisation suit le même fonctionnement). Au lieu d’extraire la chaleur d’une enceinte fermée pour la refroidir, la pompe à chaleur extrait la chaleur de l’environnement pour la transférer dans une maison, grâce à la compression et la détente d’un gaz.

Les pompes à chaleur utilisent un cycle de changement de phase. Ce procédé fait tourner un cycle frigorifique pour transférer de la chaleur de la partie à refroidir (dite « source froide ») vers la partie qui sera réchauffée (dite « source chaude »). Le compresseur est la pompe du circuit, qui permet de faire circuler le fluide réfrigérant.

Ce cycle comporte quatre temps :

1. Compression : le réfrigérant à l’état vapeur est comprimé et sort du compresseur à haute pression et haute température ;
2. Condensation : la vapeur très chaude (et comprimée) passe dans un condenseur (ou échangeur de chaleur) où elle va céder de la chaleur au milieu ambiant (l’air de la pièce), ce qui va lui permettre de se liquéfier, c’est-à-dire passer de l’état vapeur (gazeux) à l’état liquide ;
3. Détente : à la sortie du condenseur le liquide sous haute pression est détendu en faisant baisser rapidement la pression dans un détendeur (en faisant circuler le fluide au travers d’un orifice). Cette subite baisse de pression a pour effet de vaporiser une partie du fluide. Le réfrigérant est à présent à son état le plus froid du cycle ;
4. Évaporation : le fluide réfrigérant à présent froid et partiellement vaporisé circule dans un échangeur de chaleur (évaporateur) qui se trouve dans l’ambiance à refroidir. Il soustrait de la chaleur au médium (air) pour refroidir celui-ci. En absorbant de la chaleur, le réfrigérant s’évapore complètement (passage de l’état liquide à l’état gazeux).

COMMENT FONCTIONNE LA POMPE À CHALEUR AIR AIR ?

Le fonctionnement d’une PAC air air diffère d’une pompe à chaleur air eau. Elle récupère les calories de l’air extérieur pour les restituer en air chaud à l’intérieur du logement via des ventilo-convecteurs.

Cette transformation des calories en chaleur est possible grâce au fluide frigorigène, au compresseur et au condenseur.

En effet, lorsque le fluide frigorigène est sous forme liquide, il capte les calories dans l’air. Plus il capte de calories, plus sa température s’élève et il se transforme en gaz. Le compresseur, alimenté par un moteur électrique va aspirer et compresser le gaz évaporé pour augmenter sa température. Ce gaz sous forme de vapeur passe ensuite dans le condenseur qui transfère la chaleur à l’air intérieur. Après ce transfert, le gaz passe dans un détendeur et redevient liquide avant d’entamer une nouvelle boucle.