Fonctionnement d'une pompe à chaleur
Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur et comment fonctionne-t-elle ? Une pompe à chaleur est un système de chauffage écologique, capable d’utiliser l'énergie présente dans l’environnement grâce à sa technologie efficace. Si vous cherchez une explication simple sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur, vous pouvez compter sur Bosch pour vous la donner. Dans cet article, nous vous expliquons succinctement et clairement comment fonctionnent les différentes pompes à chaleur et comment elles sont conçues.
Table of content
- Comment fonctionne un système de chauffage par pompe à chaleur ?
- Composants d'une pompe à chaleur
- La pompe à chaleur air-eau
- Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?
- Fonctionnement d'une pompe à chaleur eau-eau
- Comment fonctionne une pompe à chaleur en hiver ?
- La pompe à chaleur peut-elle également refroidir ?
- Demande de devis gratuit
- Questions fréquemment posées sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur
Comment fonctionne un système de chauffage par pompe à chaleur ?
Notre environnement offre des sources d'énergie inépuisables, telles que l'air ambiant, le sol et les nappes phréatiques. Les pompes à chaleur bénéficient de la technologie nécessaire pour les exploiter. En d'autres termes, une pompe à chaleur est capable d’extraire l'énergie de l'air ambiant, du sol ou d’une nappe phréatique afin de la transformer en chaleur utilisable par un système de chauffage, pour alimenter différentes pièces d'une habitation. C’est ainsi qu’en utilisant l'énergie ambiante gratuite, une pompe à chaleur est capable d’apporter un niveau de confort élevé dans un logement, facilement et de manière efficace. Bien que la source énergétique varie en fonction des différents types de pompe à chaleur, leur fonctionnement reste le même.
Le fonctionnement d'une pompe à chaleur est comparable à celui d'un réfrigérateur. La différence réside dans le fait que cette dernière produit de la chaleur alors que le réfrigérateur génère du froid. Le réfrigérateur extrait la chaleur de l'intérieur de votre habitation et la rejette à l'extérieur pour refroidir les aliments, tandis que la pompe à chaleur extrait la chaleur de l'environnement extérieur de votre logement pour chauffer vos espaces de vie.
Comment fonctionne le chauffage par pompe à chaleur ? Cette vidéo explique le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur en toute simplicité :
Composants d'une pompe à chaleur
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur est essentiellement basé sur trois éléments :
- La source de chaleur (air, terre, eau souterraine) à partir de laquelle l'énergie est extraite de l'environnement.
- La pompe à chaleur, qui rend la chaleur ambiante extraite utilisable grâce à sa technologie spécifique.
- Le système de distribution et/ou de stockage, qui distribue ou stocke la chaleur dans les espaces de vie.
Mais comment procède exactement la pompe à chaleur pour transformer la chaleur ambiante en énergie de chauffage exploitable ? Pour fonctionner, la pompe à chaleur (PAC) réalise en continu un cycle technique fermé qui comporte quatre étapes. En effet, la PAC effectue un cycle répétitif au cours duquel l'évaporation, la compression, la liquéfaction et l’expansion d'un fluide frigorigène permettent de générer de l'énergie thermique. Le réfrigérant liquéfié absorbe l'énergie thermique de l'environnement et doit être porté à un niveau de température utilisable par le système de chauffage. Pour ce faire, la PAC utilise de l'électricité. Plus la différence de température entre la source d'énergie et la chaleur requise est importante, plus la puissance d'entraînement électrique doit être élevée.
Zoom sur le principe de la pompe à chaleur:
- Évaporation : la chaleur de l'environnement est transférée vers le circuit de la pompe à chaleur via l'évaporateur. Le fluide frigorigène qui s'y trouve est chargé d'absorber et de transporter l'énergie thermique de la chaleur ambiante à l'état liquide, ce qui le fait s'évaporer et devenir gazeux.
- Compression : le compresseur électrique comprime le fluide frigorigène gazeux, ce qui entraîne une forte augmentation de la pression et de la température. Cette partie du fonctionnement de la pompe à chaleur est observable sur une pompe à air de vélo : elle se réchauffe lorsque l'on pompe de l'air.
- Liquéfaction : au cours de la troisième étape, le réfrigérant comprimé et chauffé libère sa chaleur dans le circuit de chauffage, qui le refroidit et le rend à nouveau liquide. Cela se produit dans la partie appelée condenseur, à l'aide d'un échangeur de chaleur. La chaleur est ensuite stockée dans le réservoir d'eau chaude et le ballon tampon de la pompe à chaleur.
- Expansion : lors de la dernière étape, la pression du réfrigérant liquide est à nouveau réduite dans un détendeur, ce qui permet de le refroidir davantage jusqu'à ce qu'il atteigne sa température d'origine. Le cycle de la pompe à chaleur peut alors reprendre.
La pompe à chaleur air-eau
La pompe à chaleur air-eau utilise l'énergie thermique de l'air extérieur comme source de chaleur. La PAC air-eau fonctionne de la même manière que les autres types de pompes à chaleur, c'est-à-dire qu'un réfrigérant absorbe la chaleur ambiante. Dans une pompe à chaleur air-eau, l'air ambiant est aspiré par un ventilateur, acheminé vers un échangeur de chaleur et transformé en énergie calorifique grâce au cycle fermé réalisé par le réfrigérant qui se trouve dans le circuit de la pompe à chaleur. La température de la source d'énergie est un facteur déterminant en la matière. La température de l'air n'est pas constante, mais varie en fonction des saisons. Cela crée des différences de température que le système de la pompe à chaleur doit compenser. Plus l'air extérieur aspiré est froid, plus la température du circuit frigorifique doit être élevée pour pouvoir utiliser cette énergie à des fins de chauffage et de production d'eau chaude.
Vous souhaitez obtenir plus d'informations sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur air-eau ? Consultez notre page détaillée sur le fonctionnement des pompes à chaleur air-eau
Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?
Le fonctionnement d'une pompe à chaleur géothermique repose sur le principe de la géothermie ou, en d'autres termes, sur l'énergie thermique stockée dans le sol. Le fonctionnement d'une pompe à chaleur sol-eau est rendu possible par des sondes géothermiques ou des capteurs géothermiques, qui extraient la chaleur du sol et la transforment en énergie utilisable pour le chauffage et la production d'eau chaude dans le cycle de la pompe à chaleur. Pour exploiter l'énergie géothermique, il faut réaliser des travaux de terrassement ou des forages profonds. La température de la source de chaleur est cruciale pour l'efficacité et le bon fonctionnement d'une pompe à chaleur. Le sol a une température relativement constante tout au long de l'année. La pompe à chaleur géothermique est donc particulièrement efficace.
Vous voulez en savoir plus sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur géothermique ? Consultez notre page consacrée au fonctionnement des pompes à chaleur géothermiques .
Fonctionnement d'une pompe à chaleur eau-eau
Une pompe à chaleur eau-eau utilise l'énergie thermique des eaux souterraines comme source de chaleur. Pour fonctionner, la pompe à chaleur sur nappe phréatique a besoin de deux sources : un puits de pompe qui extrait l'eau souterraine et un puits de retour, qui rejette l'eau utilisée dans le sol. Le fonctionnement de la pompe à chaleur eau-eau, comme celui de tous les autres types de pompes à chaleur, repose sur un circuit frigorifique fermé. Dans cette configuration, le fluide frigorigène absorbe l'énergie thermique de l'eau souterraine et la rend utilisable pour le chauffage de différents espaces via le cycle réalisé par la pompe à chaleur. Les eaux souterraines présentent en permanence des températures élevées. C'est pourquoi la pompe à chaleur eau-eau est considérée comme la pompe à chaleur la plus efficace.
Comment fonctionne une pompe à chaleur en hiver ?
Même lorsque les températures extérieures sont plus basses, la pompe à chaleur peut continuer à fonctionner efficacement en hiver. En effet, les températures du sol et de la nappe phréatique restent constantes quelle que soit la saison, même lorsque la température de l'air extérieur est inférieure à 0 °C. Il est possible de faire fonctionner une pompe à chaleur en hiver et même de continuer à réaliser des économies grâce à son rendement élevé. En cas de gel extrême pouvant atteindre jusqu'à -20 °C, une résistance électrique se met temporairement en marche. Cela permet à la pompe à chaleur de fournir suffisamment de chaleur, même lorsque les températures extérieures sont très basses, sans perdre pour autant de son efficacité. La pompe à chaleur peut également être utilisée comme système hybride capable de prendre en charge les pics de consommation en hiver.
La pompe à chaleur peut-elle également refroidir ?
Le génie d'une pompe à chaleur réside dans le fait qu'il s'agit du seul système de chauffage capable de chauffer mais aussi de refroidir. Il vous est ainsi possible d'utiliser votre pompe à chaleur de manière optimale tout au long de l'année et d'éviter d'encombrer votre logement avec un climatiseur supplémentaire. En effet, il est tout à fait possible de rafraîchir votre intérieur en été à l'aide d'une pompe à chaleur, à condition d’avoir opté pour un appareil réversible, en d’autres termes pour une pompe à chaleur conçue à cet effet. De nombreux modèles vous donnent également la possibilité d’ajouter une fonction de refroidissement par la suite. Notez, toutefois, qu’il est primordial que votre système de chauffage soit bien adapté au système de refroidissement d’une pompe à chaleur, le chauffage mural ou au sol étant les plus compatibles en la matière.
Le refroidissement à l'aide d'une pompe à chaleur fonctionne sur le même principe que la production de chaleur, mais par le biais d'un cycle frigorifique inversé. Au cours de ce processus, la chaleur de l'appareil de chauffage est rejetée à l'extérieur, ce qui refroidit le système de chauffage. Toutefois, la capacité de refroidissement d'une pompe à chaleur réversible n'est pas aussi importante que celle d'un climatiseur.
En savoir plus sur le processus de refroidissement par pompe à chaleur
Demande de devis gratuit
Questions fréquemment posées sur le fonctionnement d'une pompe à chaleur
À quoi ressemble une pompe à chaleur ?
Comment fonctionne une pompe à chaleur installée dans une maison ?
Comment fonctionne une pompe à chaleur air/eau en hiver ?