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Fonctionnement d'une pompe à chaleur

Principes de fonctionnement

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur est basé sur 5 éléments :

  1. L’évaporateur ;
  2. Le compresseur ;
  3. Le condenseur ;
  4. Le détendeur ;
  5. Le liquide caloporteur (liquide qui transporte la chaleur).

L’avantage majeur d’une pompe à chaleur, par rapport à un système de chauffage classique, est qu’elle puise les calories (chaleur) présentes dans l'air pour produire de l'énergie (du chauffage et/ou de l'eau chaude) au lieu de la produire à base de gaz, de mazout ou d’électricité.

Schéma de fonctionnement d'une pompe à chaleur

L’énergie dépensée pour créer de la chaleur est donc quasi nulle puisqu'on ne fait qu’extraire les calories (chaleur) présentes naturellement dans l’air au lieu de les produire. Les seuls éléments consommant de l’énergie sont le compresseur et les mini-pompes qui font circuler le liquide.

Pour bien comprendre le cycle de fonctionnement, il faut connaitre les principes thermodynamiques suivants :

  1. Un liquide sous faible pression s’évaporera plus facilement ;
  2. Un gaz sous pression se liquéfiera plus facilement ;
  3. Lors d’un changement d’état (liquide -> gaz et vice-versa), l’énergie absorbée ou rejetée est bien supérieure à un simple échauffement ou refroidissement.

La pompe à chaleur exploite au mieux ces principes en profitant au maximum des changements d’état du liquide caloporteur. Détaillons un cycle pour mieux comprendre :

  • Le liquide caloporteur à faible pression (1) est à la limite de l’évaporation, et ce, même si sa température est très basse (en général dans les alentours de -5°C). Au moindre apport de chaleur externe, le liquide va s’évaporer, emportant avec lui l’énergie absorbée pour le changement d’état.
  • Le compresseur (2) va augmenter la pression de cette vapeur jusqu’à être à la limite de la liquéfaction. Durant ce processus, la température de la vapeur augmente également.
  • Au contact de l’eau froide (3) (sanitaire ou chauffage), la vapeur va immédiatement se liquéfier, libérant toute l’énergie absorbée lors de l’évaporation et de la compression.
  • Le liquide refroidi passe ensuite dans le détendeur (4) pour retrouver sa pression initiale.
  • Et le cycle recommence.

Le coefficient de performance(COP)

Le coefficient de performance (COP) est le moyen le plus simple de comparer les performances des différents appareils. Par définition, le COP est le rapport entre l’énergie transmise à l’eau et l’énergie utilisée pour produire cette dernière. Par exemple :

  • Pour un boiler classique (électrique ou à gaz), le COP est toujours inférieur à 1 car il y a toujours une perte lors de la transformation de l’énergie (gaz ou électricité) vers la chaleur. Donc pour 1 kWh utilisé, moins d’un kWh sera transmis à l’eau.
  • Pour une pompe à chaleur, le COP est supérieur à 3 ! En effet, la majeure partie de l’énergie provient de l’air ambiant. Donc pour 1 kWh utilisé, plus de 3 kWh seront transmis à l’eau !

Chauffe-eau thermodynamiqueUne pompe à chaleur et un ballon d’eau chaude réunis !

Un boiler thermodynamique est la réunion d’un ballon d’eau chaude sanitaire et d’une pompe à chaleur.

Le condenseur enroule le ballon d’eau chaude et réchauffe progressivement l’eau contenue dans celui-ci. 


Les différentes configurations

Utilisation de l’air ambiant

Le boiler doit être absolument placé dans une pièce non chauffée d’un volume d’au moins 50 m³. Il est à noter que le boiler thermodynamique aura tendance à diminuer la température de la pièce dans laquelle il se trouve. Cette configuration ne donne pas droit aux primes de la Région wallonne.

Utilisation de l’air extérieur

L’entrée et la sortie du chauffe-eau thermodynamique seront tubées afin de puiser et de rejeter l’air à l’extérieur. Cette configuration apporte plusieurs avantages : on ne refroidit pas l’air ambiant, cette configuration est éligible aux primes et il n’y a aucune contrainte sur le volume de la pièce où on installe le dispositif. Cette configuration est beaucoup plus fréquente que la précédente.


Le système fonctionne même quand il fait froid !

La captation des calories par la pompe à chaleur peut s’effectuer même si la température extérieure est faible.

Les performances des pompes à chaleur sont garanties jusqu’à une température extérieure de -5 °C. En dessous de -5°C, une résistance électrique prend la relève.



Raccord à une installation photovoltaïqueCombinez deux sources d'énergie renouvelable tout en réduisant votre coût en chauffage

Combinaison du boiler thermodynamique avec une installation photovoltaïque

La pompe à chaleur hybride peut être facilement raccordée à une installation photovoltaïque. Vous combinez alors deux sources d'énergie renouvelable ce qui vous fera réaliser des économies d'énergie considérables !

L'électricité nécessaire au fonctionnement de la pompe à chaleur pourra être puisée dans l'énergie générée par vos panneaux photovoltaïques et alimenter ainsi votre eau sanitaire et vos appareils électroménagers. Votre centrale de chauffage sera alors exploitée de façon très rentable.

En combinaison avec votre installation solaire, votre pompe à chaleur hybride vous offrira une grande quantité d'énergie gratuite, celle du soleil.