Principe et application de la pompe à chaleur

De l’air à zéro degré est plus chaud que de l’air à moins dix degrés !
Même en hiver, lorsque l’air est à zéro degré, il y a donc moyen d’en extraire de la chaleur; il suffit de le refroidir encore plus comme on pourrait le faire dans un surgélateur.
C’est le principe de la pompe à chaleur.

Cette sorte de « gros frigo » est placé à l’extérieur de l’habitation; un ventilateur aspire de l’air extérieur et le refroidit. La chaleur extraite est « transférée » dans un circuit d’eau qui permet de chauffer la maison.
Le « coût » énergétique de ce transfert ne représente en moyenne qu’environ un tiers de la chaleur récupérée.
En effet, pour trois unités de chaleur utile, deux viennent du refroidissement de l’air extérieur et une unité est consommée en électricité pour effectuer ce transfert.
On comprend également qu’il est plus aisé pour une pompe à chaleur de transférer cette énergie calorifique si la différence de température entre l’air extérieur et l’eau réchauffée est faible que si elle est importante.
Pour reprendre la comparaison du frigo, celui-ci consomme plus pour maintenir les aliments au frais dans un local à 35° C que dans un local à 20°C.
Ce qui explique que si on veut garantir de très bonnes performances et une grande longévité de la machine la température de l’eau souhaitée en plein hiver doit rester limitée à une cinquantaine de degrés.

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Les meilleurs applications d'une pompe à chaleur sont :

  • Le chauffage de piscine puisque la température de l’eau à réchauffer est de l’ordre d’une trentaine de degrés et, qu’en plus, lorsqu’on utilise la piscine, la température extérieur est généralement clémente.
  • Le chauffage par le sol puisqu’il permet de chauffer au moyen d’eau à environ 40° C;
  • Le chauffage par ventilo-convecteurs ou ECOMIX qui permet également l’utilisation d’eau à une cinquantaine de degrés.

Autre particularité de la pompe à chaleur, sa réversibilité.
Au lieu de refroidir l’air extérieur, c’est l’eau du circuit de chauffage que l’on peut refroidir permettant ainsi un rafraîchissement des locaux. Dans ce cas c’est l’air extérieur qui est réchauffé.

Cependant il n’est pas souhaitable de faire circuler de l’eau très froide dans les radiateurs ou dans le sol d’une habitation sous peine de provoquer de la condensation d’eau sur leurs surfaces à l’instar de la condensation qui se forme sur la bouteille très froide qui sort du frigo.
Pour pouvoir profiter de ce rafraîchissement, la meilleure solution est l’utilisation des ventilo-convecteurs ou des ECOMIX qui sont conçus pour récupérer, dans leur échangeur interne, cette eau de condensation et sont pourvus d’un tuyau d’évacuation.

Schéma d'une pompe à chaleur

  1. Compresseur : C’est le coeur de la pompe à chaleur. Le dessin représente un compresseur à piston plus imagé pour la compréhension. Actuellement, les compresseurs sont rotatifs pour de meilleures performances et un meilleur silence de fonctionnement.
  2. Échangeur extérieur: c’est lui qui refroidit l’air extérieur (6) lorsque la pompe fonctionne en mode chauffage et le réchauffe quand elle est en mode rafraîchissement.
  3. Échangeur intérieur : c’est lui qui réchauffe (ou refroidit ) l’eau de l’installation de chauffage
  4. Circulateur de l’eau du circuit de chauffage
  5. Ventilateur :il fait passer l’air extérieur sur l’échangeur pour en extraire ou y rejeter de la chaleur.
  6. Air extérieur refroidi ou réchauffé par l’échangeur
  7. Vanne d’inversion frigorifique : Elle permet le fonctionnement soit en chauffage soit en rafraîchissement