Pompe à chaleur

Un frigo qui marcherait à l’envers

La pompe à chaleur comme son nom l’indique pompe la chaleur de l’extérieur de l’habitation vers l’intérieur. Un réfrigérateur de cuisine fonctionne sur le même principe. Si vous passez la main à l’arrière d’un frigo vous sentez la chaleur. Le frigo « pompe » des calories à l’intérieur abaissant ainsi la température de son contenu. Il rejette les calories pompées à l’extérieur grâce à son échangeur (le treillis métallique noir situé à l’arrière).

Si vous arriviez à placer votre frigo dans l’encadrement d’une fenêtre porte ouverte vers l’extérieur, vous auriez une pompe à chaleur, la partie arrière, l’échangeur, agissant comme un petit radiateur qui réchaufferait la cuisine.

Transférer la chaleur

La pompe à chaleur fonctionne en vertu de principe simple, le premier de ces principes est que « la chaleur va des éléments chauds vers les froids ». On récupère donc la chaleur extérieure en y faisant circuler un fluide plus froid que l’air ambiant. Ce fluide est compressé pour s’élever à une température supérieure à la température de l’habitation. En y circulant il libère de la chaleur.

Utiliser la chaleur latente

La pompe à chaleur utilise un second principe qui lui apporte l’essentiel de son efficacité énergétique, celui de la « chaleur latente ». Pour vaporiser l’eau, il faut la chauffer jusque 100°, mais il faut en plus maintenir le chauffage le temps nécessaire pour que le liquide ait accumulé l’énergie nécessaire au changement d’état (liquide-gaz), c’est cette quantité d’énergie que l’on appelle chaleur latente. Les pompes à chaleur sont dimensionnées pour qu’en plus de se réchauffer à l’extérieur, le fluide s’y vaporise, forçant la récupération de chaleur, et à l’inverse se condense à l’intérieur augmentant la quantité de chaleur libérée.

Fonctionnement

L’échangeur extérieur ou évaporateur situé à l’extérieur de l’habitation dans lequel circule le fluide pour collecter les calories en s’évaporant. Il est équipé de ventilateur qui force la circulation d’air pour évacuer l’air qui a été refroidie au voisinage de l’échangeur et amener de l’air « plus chaud ».

L’échangeur intérieur ou condenseur dans lequel se condense le fluide au contact du liquide du circuit de chauffage. Le circuit de chauffage est constitué de radiateurs classiques ou plus généralement de planchers chauffants.

Le compresseur qui élève la température et la pression du fluide pour favoriser la libération de chaleur et la condensation du fluide et la soupape de détente qui baisse la pression.

Sources

Les pompes à chaleur sont géothermiques quand elle puise leur chaleur dans le sol. L’échangeur extérieur est alors un circuit courant sous le sol en surface ou en profondeur. Des pompes existent aussi pour récupérer leur chaleur dans une nappe d’eau souterraine, dans une rivière, un lac ou même dans l’océan. D’autres encore récupère la chaleur des eaux usées ou de la ventilation des habitations. Il existe notamment des chauffe-eau avec pompe à chaleur intégrée. Ils utilisent l’air extrait de la ventilation mécanique (VMC) de l’habitation avant qu’elle ne soit rejetée à l’extérieur.

Rendement

Les pompes à chaleur sont des bons systèmes de chauffage dès lors qu’ils sont adaptés à l’habitation. Les pompes à chaleur ont leur rendement optimum (aux alentours de 4, l’énergie récupérée est 4 fois supérieure à l’énergie électrique fournie à la pompe), quand la température extérieure n’est pas trop basse (supérieur à 0°) et quand la température du circuit de chauffage n’est pas trop élevée (maison bien isolée, radiateurs suffisamment nombreux et correctement dimensionnés).