Fonctionnement d'une pompe à chaleur

La pompe à chaleur utilise les calories présentes dans l’air extérieur, le sol ou l’eau souterraine pour chauffer votre maison ou votre eau sanitaire. Mais comment fait cet appareil au juste pour transformer cette énergie inépuisable et gratuite en chaleur ? Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur dans cet article.

Sommaire :

Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Fonctionnement par type de PAC
Prix d’une pompe à chaleur
Rendement et coefficient de performance (COP)
Questions fréquentes
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Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur consiste en 4 étapes :

1. Évaporateur : la PAC puise la chaleur dans une source de chaleur (air, sol ou eau souterraine) à l’aide de collecteurs. Cette chaleur est transmise à un liquide frigorigène qui atteint son point d’ébullition à basse température, puis s’évapore et emmène la chaleur vers le compresseur.
2. Compresseur : la vapeur est comprimée jusqu’à ce qu’elle atteigne une haute température. Le compresseur est le seul composant de l’appareil qui consomme de l’électricité.
3. Condenseur : à haute température et haute pression, la vapeur transmet sa chaleur au circuit de chauffage de la maison.
4. Détendeur : le détendeur réduit la pression de la vapeur, qui se refroidit et redevient liquide. Ce liquide est acheminé vers l’évaporateur et le cycle recommence.

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Fonctionnement par type de PAC

On distingue différentes types de pompes à chaleur en fonction de la source de chaleur utilisée. La pompe à chaleur aérothermique puise les calories de l’air, tandis que la PAC géothermique utilise la chaleur du sol ou de l’eau souterraine.

Parmi les modèles aéothermiques, on fait également une distinction selon le mode de diffusion de la chaleur dans la maison : avec de l’air chaud (air-air) ou avec de l’eau chaude (air-eau).

Voici un aperçu des différents types de pompes à chaleur et de leurs caractéristiques :

1. Pompe à chaleur air-air

Cette pompe à chaleur aérothermique diffuse de l’air chaud dans la maison à partir d’une ou plusieurs unités intérieures. La plupart des modèles sont réversibles, ce qui veut dire qu’ils peuvent également refroidir la maison en été.

La pompe à chaleur air-air est la plus moins chère, mais elle a également le rendement le plus bas. Elle est souvent utilisée en tant que chauffage d’appoint ou pour les maisons qui ne disposent pas d’appareils de chauffage utilisant de l’eau.

2. Pompe à chaleur air-eau

La pompe à chaleur air-eau utilise les calories de l’air extérieur pour produire de l’eau chaude. Celle-ci peut être utilisée pour chauffer la maison, pour l’eau sanitaire ou encore pour chauffer une piscine.

Quand elle est utilisée pour le chauffage central, elle est généralement reliée à des radiateurs à basse température ou à un chauffage au sol.

Ce type de PAC offre un bon rendement, tout en restant bien plus abordable que les modèles géothermiques. C’est un système de chauffage très populaire pour les nouvelles constructions et les rénovations complètes.

3. Pompe à chaleur hybride

Il s’agit en fait d’une pompe à chaleur air-eau qui est combinée à une chaudière à condensation au gaz. Le système détermine quel est le système de chauffage le plus avantageux selon le moment.

Ainsi, quand il fait très froid, elle consommera plutôt du gaz pour éviter d’atteindre un rendement trop bas et pour fournir un bon confort thermique, et quand la température est plus douce, elle utilisera le fonctionnement de la pompe à chaleur, plus économique.

La pompe à chaleur hybride est un bon choix pour les rénovations légères, quand la maison n’est pas isolée de manière optimale.

4. Pompe à chaleur sol-eau

Le sol est une excellente source de chaleur, car il a toujours une température positive et constante, même quand il gèle. Pour capter ces calories, la pompe à chaleur sol-eau est équipée de capteurs enfouis horizontalement ou verticalement dans le sol. Le choix entre ces deux dispositions dépend surtout de la superficie disponible dans le jardin et du type de sol.

Grâce à la température constante du sol, la PAC sol-eau a un très bon rendement, mais son installation est complexe et nécessite un investissement important.

5. Pompe à chaleur eau-eau

Enfin, la pompe à chaleur eau-eau puise la chaleur de l’eau souterraine (nappe phréatique), qui est également constante et toujours positive. Pour ce faire, il faut forer deux puits verticaux (un puits de pompage et un puits de refoulement), sur une profondeur de 25 à 150 mètres.

La PAC eau-eau est la plus efficace, mais également la plus chère de toutes les pompes à chaleur. Ce système est surtout intéressant si l’eau souterraine sur votre terrain se situe à un niveau peu profond, et si vous pouvez obtenir l’autorisation pour la puiser.

Quel type de pompe à chaleur choisir ?

Chaque type de pompe à chaleur peut être un bon choix, cela dépend de votre situation :

• Les pompes à chaleur géothermiques (sol-eau et eau-eau) ont le meilleur rendement, mais leur installation nécessite un budget élevé.
• La pompe à chaleur air-eau est le choix le plus populaire pour les projets de rénovation complète et les nouvelles maisons, tandis que la PAC hybride convient bien aux rénovations légères. Ces deux systèmes sont plus abordables.
• Enfin, la PAC air-air est la moins chère et peut être un bon choix en appoint d’un autre système de chauffage, et/ou si vous souhaitez pouvoir refroidir votre maison en été.

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Prix d’une pompe à chaleur

Le prix varie fortement en fonction du type de pompe à chaleur. Cela peut aller de 2 500 à 24 000 € (HTVA, installation comprise). Voici un tableau reprenant les prix selon le type de PAC :

Attention : ces prix sont donnés à titre indicatif. Pour estimer le prix exact de votre projet, l’idéal est de comparer les devis de plusieurs installateurs. Trouvez des installateurs de PAC près de chez vous.

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Rendement et coefficient de performance (COP)

Le rendement d’une pompe à chaleur est exprimé par le coefficient de performance, ou COP. En moyenne, le COP d’une pompe à chaleur est de 4. Cela signifie que pour un kWh d’électricité consommé, le système produit 4 kWh de chaleur.

Plus le COP est élevé, plus le rendement est bon. Ce coefficient dépend de plusieurs facteurs, comme le niveau d’isolation de votre maison, la température de la source de chaleur, le mode de diffusion de la chaleur…

Questions fréquentes sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur

Voici les réponses à quelques-unes des questions fréquemment posées sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur :

• 
  Comment fonctionne une pompe à chaleur quand il gèle ?

  Une pompe à chaleur aérothermique continue à produire de la chaleur, même quand il gèle. En effet, l’air extérieur à moins de 0 °C contient toujours des calories. En pratique, le système fonctionne jusqu’à une température de – 20 °C, car le liquide frigorigène s’évapore déjà à cette température négative.

  Pour ce qui est des pompes à chaleur géothermiques, la question ne se pose même pas, car la température du sol et de l’eau souterraine est constante et toujours positive.

• 
  Quels appareils de chauffage utiliser avec une PAC ?

  Outre la pompe à chaleur air-air, qui dispose d’une ou plusieurs unités extérieures qui diffusent de l’air chaud, les autres types de PAC produisent de l’eau chaude.

  Pour un fonctionnement optimal, ceux-ci doivent être combinés à des appareils de chauffage à basse température, comme les radiateurs récents ou le chauffage au sol. La basse température signifie que la pompe à chaleur consomme moins d’énergie pour amener la chaleur à la bonne température.

• 
  Comment fonctionne une pompe à chaleur pour refroidir une maison ?

  Certains modèles de pompe à chaleur aérothermiques sont réversibles : ils peuvent être utilisés pour refroidir la maison. Le compresseur fonctionne de manière inverse et extrait la chaleur vers l’extérieur, selon le même principe qu’un frigo.

  Pour les pompes à chaleur géothermiques, on parle plutôt de refroidissement passif : le système utilise la température du sol ou de l’eau souterraine, plus froide que celle de l’air en été, pour refroidir la maison.