Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Quelles sont les composantes d’une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur comporte plusieurs éléments :
- Evaporateur : permet le transfert de calories de la source vers le circuit gaz
- Condenseur : permet le transfert de calories du gaz vers le circuit de chauffage
- Compresseur : va faire passer le gaz de l’état de vapeur basse pression à l’état de vapeur haute pression. Avec des mots plus simple et compréhensible : l’action du compresseur va réchauffer le gaz.
- Détendeur : va faire passer le gaz de fluide haute pression à fluide basse pression. L’action du détendeur va donc refroidir le gaz, pour le rendre plus froid que le source, pour pouvoir à nouveaux emmagasiner des calories.
Quelles sont les différentes sources de chaleur possibles ?
- L’air est utilisé dans les systèmes air/eau et air/air. C’est un système simple et sans risque majeur.
- L’eau est utilisée dans le système eau/eau. La première prérogative dans ce type d’installation est la présence de la nappe phréatique. Ce système fonctionnera avec deux puits. L’un est le puits de captage, ou l’on va capter l’eau, et l’autre le puits de rejet, où l’on rejette l’eau. Le puits de captage et le puits de rejet sont espacés de 10 mètres au minimum. Les puits doivent être positionnés dans le sens de la nappe. Le captage est toujours en amont et le rejet en aval. Même dans une région, ou la nappe phréatique est peu profonde il est conseillé de faire un puits de 10 mètres de profondeur minimum. La raison de cette profondeur minimum est la recherche d’une température stable. Après l’orientation, l’espacement et la profondeur des puits il est important d’être vigilant sur la composition de l’eau puisée. Une teneur en manganèse supérieure à 0,1 mg/litre, ou de fer supérieure à 0,2mg/litre, est néfaste pour le bon fonctionnement du système eau/eau.
- La terre est utilisée pour les pompes à chaleur eau glycolée/eau. Pour ce type de pompes à chaleur il existe deux poses de capteurs possible : à l’horizontale et à la verticale.
- Les capteurs géothermiques à l’horizontale
- Les capteurs géothermiques à la verticale : une sonde géothermique est aussi appelée « sonde double U ». Elle est composée de deux « U » en PEHD d’un diamètre variant de 25mm à 40mm. Les deux « U » sont des circuits fermés dans lesquels circule de l’eau mélangée à 30% de glycol (antigel). Les tubes étant en contact avec la terre, le fluide circulant à l’intérieur, prend la température de la terre. Ainsi le fluide revient plus chaud vers la pompe à chaleur qu’il n’en est parti. Le nombre de mètres linéaires de sondes géothermiques à raccorder à une pompe à chaleur dépend de la puissance de cette dernière ainsi que de la conductivité du sol. La profondeur d’une sonde géothermique doit quand à elle ne pas dépasser 99 mètres linéaires. Pour s’assurer un forage de qualité, consultez la liste des « Foreurs Qualité PAC ».
Comment transfère-t-on les calories de la source vers le chauffage ?
Ce transfert de calories résulte de plusieurs actions :
- Dans l’évaporateur circule du fluide frigorigène et la source de chaleur. Le fluide est plus froid que la source de chaleur. Au contact de la source, le fluide se réchauffe. On appel « calorie », l’énergie obtenue au contact de la source.
- Le fluide sortant de l’évaporateur est plus élevé en température que lorsqu’il y est entré. Sorti de l’évaporateur il va passer dans le compresseur. Le compresseur va faire monter le gaz en pression et donc le réchauffer ce dernier.
- Dans la phase suivante, le gaz chaud passe dans le condenseur. Tout comme l’évaporateur le condenseur est en contact avec deux circuits. Le premier est le circuit fluide frigorigène, le second le circuit de chauffage. Dans le condenseur, on contact du gaz chaud, l’eau de chauffage va monter en température.
LE TRANSFERT DE CALORIE DE LA SOURCE VERS LE CIRCUIT DE CHAUFFAGE EST ALORS TERMINE
Le circuit frigorifique étant un circuit fermé, le gaz sortant du condenseur doit retourner vers l’évaporateur. Sachant que pour ré-emmagasiner des calories le fluide doit être plus froid que la source, et que le fluide est chaud à la sortie du condenseur, l’action du détendeur est indispensable. Ce dernier va permettre de passer le fluide de son état haute pression à son état basse pression. Le niveau de détente va dépendre de la température de la source. Plus la source est froide, plus le gaz est détendu.
Que consomme une pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur consomme la puissance électrique absorbée par le compresseur et le détendeur. Cette puissance électrique absorbée est jusqu’à 5 fois inférieure à la puissance restituée.
Qu’est ce qu’un COP ?
Par définition le COP est le Coefficient Optimal de Performance. Ce dernier se calcule d’une manière relativement simple. En effet il suffit de diviser la puissance restituée de la pompe à chaleur par sa puissance absorbée. En fonction des modèle ce COP sera plus où moins élevé et situé entre 3 et 5. Il faut cependant prendre en compte que le COP dépend de la température de la source et de la température de départ chauffage. En effet plus la température de la source est froide moins le COP est élevé. De plus, plus la température de départ est élevée et plus le COP va chuter. Le COP attribué à une pompe à chaleur air/eau par exemple est donné pour une température extérieure de +7°C et une température de départ chauffage de 35°C. De +7°C à +21°C ce COP est donc supérieur à celui indiqué. De +7°C à -15°C le COP est inférieur à celui indiqué sur la fiche technique.