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Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur est un système qui permet de transférer de la chaleur d'un milieu à un autre, en utilisant un fluide caloporteur. Le fonctionnement d'une pompe à chaleur est basé sur le principe de la thermodynamique selon lequel la chaleur a tendance à se déplacer des zones les plus chaudes vers les zones les plus froides.

Comprendre le fonctionnement d'une pompe à chaleur

Vous envisagez d'utiliser une source d'énergie renouvelable pour votre chauffage ? Alors la pompe à chaleur est une alternative qui mérite votre attention.

L'objectif de cet article est de répondre à toutes les questions importantes sur les pompes à chaleur dites (PAC) afin de vous accompagner dans votre transition vers cette forme durable de production de chauffage.

Que ce soit seule, ou adjointe à un autre appareil, comme par exemple une chaudière, ou en complément électrique, la PAC peut couvrir différents besoins.

Le principe de fonctionnement de base de la pompe à chaleur (PAC) est aussi simple qu'ingénieux : les calories présentes dans l'air extérieur ou plus précisément l'énergie thermique est captée et restituée dans votre système de chauffage.


Vous connaissez bien le principe de la chaudière : il suffit de brûler du gaz ou du fioul pour produire de la chaleur. Dans le cas de la pompe à chaleur, nul besoin de combustible fossile puisque l’appareil récupère les calories extérieures naturellement présentes dans l’environnement immédiat de votre logement. Il utilise ainsi une énergie gratuite et renouvelable à l’infini.

C’est ce qui en fait un moyen de chauffage si intéressant.

Examinons son fonctionnement plus en détail :


Les principes de la thermodynamique

Une pompe à chaleur fonctionne en exploitant les lois de la thermodynamique.

Il s'agit du processus visant à extraire de la chaleur provenant de l'air extérieur même par temps froid et de transférer cette chaleur à l'intérieur de votre logement pour le chauffer. La pompe à chaleur en utilisant cette ressource naturelle vous permet ainsi de maintenir votre logement à une température confortable à moindre coût énergétique.


Les principes généraux de fonctionnement d'une pompe à chaleur

Voici les principes généraux de fonctionnement d'une pompe à chaleur :

  • Captage de l'énergie thermique
    La pompe à chaleur capte l'énergie thermique présente dans l'environnement, qu'il s'agisse de l'air, de l'eau ou du sol. Cette énergie est récupérée à l'aide d'un fluide frigorigène qui circule dans un circuit fermé.
  • Compression du fluide frigorigène
    Le fluide frigorigène est comprimé par un compresseur, ce qui élève sa température et sa pression. Cette compression permet d'augmenter l'énergie thermique du fluide.
  • Échange de chaleur
    Le fluide frigorigène circule ensuite dans un échangeur de chaleur, appelé évaporateur, où il absorbe la chaleur de l'environnement. Cette chaleur est transférée au fluide frigorigène qui se vaporise.
  • Condensation du fluide frigorigène
    Le fluide frigorigène vaporisé est ensuite acheminé vers un autre échangeur de chaleur, appelé condenseur. Dans le condenseur, le fluide frigorigène cède sa chaleur à l'intérieur du bâtiment ou à l'eau chaude sanitaire. Il se refroidit et se condense à nouveau en liquide.
  • Détente du fluide frigorigène
    Le liquide frigorigène passe ensuite par une vanne de détente, qui réduit sa pression. Cette détente fait baisser la température du fluide, le préparant ainsi à capter à nouveau de la chaleur.
  • Répétition du cycle
    Le fluide frigorigène repart ensuite vers l'évaporateur pour recommencer le cycle. Ce processus se répète en boucle, permettant de transférer continuellement l'énergie thermique de l'environnement vers l'intérieur du bâtiment.

Ces principes généraux de fonctionnement permettent à une pompe à chaleur de produire de la chaleur pour le chauffage ou de l'eau chaude sanitaire de manière efficace et écologique, en utilisant une faible quantité d'énergie électrique pour faire fonctionner le compresseur.

Si les calories captées n’ont aucun impact sur votre budget chauffage, la pompe à chaleur utilise malgré tout une certaine quantité d’électricité pour actionner son compresseur et quelques autres éléments annexes. Mais le rapport entre chaleur produite et énergie consommée reste largement favorable !

Ce rapport est appelé COP, ou Coefficient de Performance. Il exprime le rendement général de la pompe à chaleur. Un COP égal à 3 signifie que pour chaque kilowatt électrique consommé, l’appareil en fournit 3 sous forme de chaleur.


De quoi est composé une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur est composée de plusieurs éléments qui travaillent ensemble pour transférer la chaleur d'un milieu à un autre.

On parle de pompe à chaleur monobloc ou bi-bloc quand celle-ci est composée de deux principales unités : intérieure et extérieure.

Mais voici généralement ce qui compose une pompe à chaleur :

  • Évaporateur
    C'est le composant qui absorbe la chaleur de l'air, de l'eau ou du sol environnant. Il contient un fluide frigorigène qui s'évapore à basse pression et basse température.
  • Compresseur
    Le compresseur est responsable de la compression du fluide frigorigène, ce qui élève sa température et sa pression. Cela permet d'augmenter l'efficacité du transfert de chaleur.
  • Condenseur
    Le condenseur est chargé de transférer la chaleur captée à un autre milieu, comme l'eau chaude d'un système de chauffage. Le fluide frigorigène se condense à haute pression et haute température, libérant ainsi la chaleur.
  • Détendeur
    Le détendeur est un dispositif qui réduit la pression du fluide frigorigène, ce qui fait baisser sa température. Cela prépare le fluide à l'étape suivante de l'évaporation dans l'évaporateur.
  • Ventilateur ou pompe de circulation
    Selon le type de pompe à chaleur, un ventilateur peut être utilisé pour faire circuler l'air à travers l'évaporateur ou un système de pompe pour faire circuler l'eau.
  • Régulateur de température
    Un régulateur de température est utilisé pour contrôler le fonctionnement de la pompe à chaleur en fonction des besoins de chauffage ou de refroidissement.

En fonction du type de pompe à chaleur (air-air, air-eau, eau-eau, etc.), d'autres composants peuvent être présents, tels que des échangeurs de chaleur supplémentaires, des réservoirs de stockage thermique, des vannes de régulation, etc.


Quels sont les types de pompes à chaleur aérothermiques existantes ?

Il existe deux types de pompes à chaleur aérothermiques : la pompe à chaleur air-air et la pompe à chaleur air-eau.

Comme décrit au paragraphe précédent, ce type de pompe à chaleur réchauffe votre réseau de radiateurs ou votre plancher chauffant en captant une part importante d’énergie dans les calories de l’air extérieur comme source.

En résumé, au lieu de chauffer l'eau qui circule dans vos radiateurs, ce système appelé aussi pompe à chaleur air-air réchauffe directement l'air de votre logement et le distribue dans les pièces via un système de ventilation ou via des unités intérieures dans chaque pièce.


Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur Air-Eau

La pompe à chaleur air-eau puise tout comme la pompe à chaleur air-air les calories dans l'air extérieur toutefois, cette dernière utilise l'eau afin de transporter la chaleur. Sa résistance au froid est donc moins importante que la pompe à chaleur air-air. En cas de températures négatives avoisinants les -5°C, il devient indispensable de compléter sa PAC avec un chauffage d'appoint.

Tout comme la pompe à chaleur air-air, ce fonctionnement est possible grâce au processus de compression et de détente du fluide frigorigène présent dans votre pompe à chaleur.


Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur Air-Air

La pompe à chaleur air-air exploite la chaleur présente dans l'air extérieur pour la redistribuer sous forme de chaleur à l'intérieur de votre logement. Ce fonctionnement est possible grâce à un processus de compression et de détente du fluide appelé fluide frigorigène présent dans votre pompe à chaleur.


Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur hybride ?

Une pompe à chaleur hybride combine deux générateurs exploitant deux sources d’énergie différentes. Généralement en configuration hybride, la pompe à chaleur aérothermique est associée à une chaudière gaz ou fioul. Vous pouvez associer votre pompe à chaleur hybride Saunier Duval à une chaudière neuve ou existante, quelle que soit sa marque. Cette combinaison permet de tirer le meilleur des deux technologies :

  • elle fonctionne toujours avec l’énergie la moins chère
  • elle diminue l’investissement initial en réduisant la puissance de la pompe à chaleur
  • elle garantit un confort quelle que soit la température extérieure (la chaudière gaz prend la relève de la pompe à chaleur en cas de conditions extérieures extrêmes)
  • elle est compatible avec tous les types d’émetteurs (radiateurs moyenne et haute température, planchers chauffants…)


Comment fonctionne une pompe à chaleur en hiver ?

Aurais-je toujours du chauffage et de l'eau chaude ?

En hiver, la pompe à chaleur utilise une technologie permettant de chauffer votre maison de manière efficace et économique. Son principe de fonctionnement est semblable à celui d'un réfrigérateur à l'envers. Au lieu de retirer la chaleur de l'intérieur pour la rejeter dehors, elle extrait la chaleur de l'extérieur, même par temps froid, et la transfère à l'intérieur.

Si c'est la première fois que vous vous intéressez au fonctionnement d'une pompe à chaleur, la phrase précédente vous interpelle certainement :

  • comment est-il possible que l'air froid extérieur en hiver puisse servir de source pour chauffer ma maison ?

Bien que cela puisse paraître paradoxal, la pompe à chaleur fonctionne même lorsqu'il fait - 20 °C à l'extérieur. A cette température, l’air contient toujours une certaine énergie, qu’il est possible d’extraire et d’utiliser pour le chauffage.

Est-ce que la pompe à chaleur consomme beaucoup d'électricité ?

Une des principales préoccupations lorsqu'on envisage l'installation d'une pompe à chaleur est la consommation d'énergie électrique. Cependant, il est essentiel de noter que les pompes à chaleur sont parmi les systèmes de chauffage les plus économes en énergie disponibles sur le marché. Elles sont conçues pour extraire la chaleur de l'extérieur, ce qui signifie que pour chaque unité d'électricité qu'elles consomment, elles génèrent généralement trois à quatre unités de chaleur, voire plus, en retour.

Cela se traduit par des factures d'énergie électrique bien inférieures à celles des systèmes de chauffage traditionnels, tels que les radiateurs électriques.

De plus, les pompes à chaleur peuvent être optimisées pour fonctionner de manière plus efficiente, en utilisant des thermostats programmables et en étant correctement entretenues.

En fin de compte, bien que la pompe à chaleur nécessite de l'électricité pour fonctionner, elle est réputée pour sa grande efficacité énergétique, ce qui en fait un choix judicieux pour économiser de l'argent tout en réduisant l'empreinte carbone de votre maison.


Est-ce qu'une pompe à chaleur fonctionne avec des radiateurs ?

Oui, une pompe à chaleur peut fonctionner avec des radiateurs, mais il est important de noter que cela dépend du type de radiateurs que vous avez.

Les radiateurs traditionnels fonctionnent généralement à des températures plus élevées, ce qui peut être moins efficace avec certaines pompes à chaleur aérothermiques conçues pour des températures de chauffage plus basses.

Si vous avez des radiateurs traditionnels conçus pour des températures élevées, vous devrez peut-être opter pour une pompe à chaleur capable de produire de l'eau à haute température. Cependant, cela peut réduire l'efficacité énergétique globale de votre système, car les pompes à chaleur sont généralement plus efficaces lorsqu'elles fonctionnent à des températures de chauffage plus basses.

Si vous cherchez à maximiser l'efficacité énergétique, vous pourriez envisager de remplacer vos radiateurs traditionnels par des radiateurs basse température ou de combiner la pompe à chaleur avec un plancher chauffant, qui est un système basse température bien adapté aux pompes à chaleur. Cela peut vous permettre de tirer le meilleur parti de la pompe à chaleur en termes d'efficacité énergétique.


Quel est le coût d’une pompe à chaleur ?

Le coût global d’une pompe à chaleur (PAC) provient de l’addition des coûts du matériel (unité extérieure et unité(s) intérieure(s)) et des travaux liés à l’installation (dépose de l’ancien matériel, réalisation d’une dalle en béton, pose du nouveau matériel) de celle-ci. Parmi tous les types de pompes à chaleur, les modèles aérothermiques peuvent être considérés comme la solution demandant un investissement moindre en raison de leurs frais d’installation plus faibles que pour des modèles géothermiques par exemple.

Les coûts d'exploitation d'une pompe à chaleur dépendent des performances de celle-ci. Plus le coefficient de performance annuel (ou SCOP) d’une pompe à chaleur est élevé, plus la part d’énergie renouvelable utilisée est importante. La durée maximale entre deux entretiens d’une pompe à chaleur est de 2 ans. Les coûts s’élèvent à environ 200 € par an.

N'oubliez pas que dans de nombreux cas, vous pouvez bénéficier d'aides financières pour votre projet de chauffage.


Quels sont les avantages d'une PAC ?

Pour résumer, opter pour une PAC présente de nombreux avantages : 

  • Efficacité énergétique
  • Réduction de votre empreinte carbone
  • Economies d'énergies
  • Réalisation d'économies sur le long terme


Installation et entretien de ma pompe à chaleur : quelles sont les aides ?

Les nombreux avantages d'une pompe à chaleur vous ont séduit ? Si oui, sachez qu’elles peuvent être installées aussi bien en maison neuve que dans un logement ancien. Dans tous les cas, faites appel à un professionnel, ce dernier vous guidera dans le choix de l’endroit le plus approprié pour installer l'unité extérieure.

N'hésitez pas de faire appel à notre large réseau de partenaires agréés et obtenez un devis gratuit pour l'installation d'une pompe à chaleur.

Dans le cadre d’un remplacement de chaudière non-condensation par une pompe à chaleur, vous pourrez bénéficier de nombreuses aides financières vous permettant ainsi de réduire l’investissement. Ces différentes aides (MaPrimeRénov’, CEE, Eco-Prêt à Taux Zéro) sont calculées en fonction de la composition du foyer et de vos revenus. Pour vous aider à estimer le montant des aides auxquelles vous êtes éligibles, Saunier Duval met à votre disposition un simulateur.

Une fois installée, afin d'assurer le bon fonctionnement de votre pompe à chaleur et maximiser son efficacité énergétique, l'entretien régulier est essentiel. Voici quelques conseils pratiques pour prendre soin de votre système de chauffage :

1.Nettoyez les filtres : Les filtres de votre pompe à chaleur peuvent se salir avec le temps, ce qui diminue son efficacité. Assurez-vous de nettoyer ou de remplacer les filtres conformément aux recommandations du fabricant.

2.Inspectez les échangeurs de chaleur : Vérifiez régulièrement les échangeurs de chaleur pour vous assurer qu'ils sont exempts de saleté ou de débris. Un échangeur de chaleur propre permettra un transfert de chaleur optimal.

3.Vérifiez le fluide réfrigérant : L'état du fluide réfrigérant est crucial pour le fonctionnement de votre pompe à chaleur. Si vous suspectez une fuite ou une baisse de niveau, faites appel à un professionnel pour une inspection approfondie.

4.Contrôlez les ventilateurs : Les ventilateurs extérieurs doivent être exempts d'obstructions, comme des feuilles ou des débris, pour permettre une circulation d'air adéquate.

5.Planifiez un entretien annuel : Engagez un technicien qualifié pour effectuer un entretien annuel complet de votre pompe à chaleur. Cela inclut généralement la vérification de tous les composants, le réglage des paramètres et le nettoyage en profondeur.

6.Surveillez les performances : Soyez attentif aux performances de votre pompe à chaleur. Si vous remarquez des variations inhabituelles de température ou de bruit, signalez-les immédiatement à un professionnel.

En suivant ces conseils d'entretien simples, vous pouvez prolonger la durée de vie de votre pompe à chaleur et économiser sur les coûts énergétiques à long terme. N'hésitez pas à prendre rendez-vous avec l'un de nos professionnels agréés.

N'hésitez plus et faites une demande de devis !


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