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GUIDE POMPE À CHALEUR

Pompe à chaleur : comprendre son fonctionnement

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Il existe dans notre environnementune réserve d’énergie inépuisabledont la production et l’utilisation sont respectueuses de la planète. La production d’électricité à partir de l’énergie solaire ou éolienne en est un exemple bien connu. Aujourd’hui, il est non seulement possible de produire de l’électricité de manière durable, mais également dese chauffer de manière écologique — grâce aux pompes à chaleur. Avec Buderus, découvrez en détail le fonctionnement d’un chauffage par pompe à chaleur ainsi que ses composants.

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Graphique Principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur

Pompe à chaleur : conception et fonctionnement

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ? Il s’agit en principe d’un système de chauffage particulièrement écologique et efficace qui utilise l’énergie disponible dans notre environnement (air, sol et eau souterraine). En termes simples, une pompe à chaleur capte la chaleur présente dans l’environnement à l’aide d’un fluide frigorigène et d’électricité, puis l’achemine dans les espaces de vie. Elle utilise jusqu’à 75 % de la chaleur ambianteet ne consomme que 25 % d’électricité pour produire de la chaleur.

La conception et le fonctionnement d’une pompe à chaleur sont similaires à ceux d’un appareil que l’on trouve dans chaque foyer : leréfrigérateur. Ce dernier capte la chaleur de l’intérieur pour la transférer vers l’extérieur, permettant ainsi de refroidir l’intérieur ou les aliments. Dans le cas de la pompe à chaleur, ce processus est inversé.

Vous souhaitez en savoir plus sur les pompes à chaleur ? Découvrez chez nous toutes les informations essentielles sur le sujet !

Fonctionnement d’une pompe à chaleur

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur en détail

Une pompe à chaleur prélève de la chaleurdans le sol, l’eau souterraine ou l’airet la transfère à un système de chauffage via un circuit frigorifique. Ce processus se déroule en cinq étapes :

  1. La pompe à chaleur capte la chaleur, par exemple grâce à desventilateurs (dans le cas d’une pompe à chaleur air-eau),qui aspirent l’air extérieur et transmettent sa chaleur à l’aide d’un échangeur de chaleur.
  2. La chaleur captée faits’évaporerun fluide frigorigène.
  3. La vapeur de ce fluide est alors compriméedans un compresseur alimenté par de l’électricitéafin de monter en température.
  4. Un échangeur de chaleur en aval récupère la chaleur de la vapeur comprimée et la transmet à un système de distribution et de stockage de la chaleur qui alimente le circuit de chauffage ou d’eau chaude.
  5. Enfin, le fluide frigorigène se condense et le cycle recommence.

Consommation énergétique des pompes à chaleur

La chaleur présente dans le sol, l’air et l’eau souterraine est en principe disponible gratuitement. Toutefois, cette chaleur doit d’abord être transformée et acheminée dans les pièces à vivre. Pour ce faire, la pompe à chaleur a besoin d’électricité. Lerendementindique la quantité d’électricité consommée par la pompe pour produire une certaine quantité d’énergie thermique. En d’autres termes, il s’agit de déterminer combien de kilowattheures de chaleur peuvent être « extraits » d’un kilowattheure d’électricité, soitsonefficacité.

Latempérature de la source d’énergiea également un impact sur la consommation énergétique des pompes à chaleur. En règle générale,plus la différence de température entre la source de chaleur et l’eau de chauffage est importante, plus la pompe à chaleur consomme d’énergie.

Prenons l’exemple d’une pompe à chaleur air-eau : lorsque la température extérieure est modérée (10 °C), la pompe à chaleur consomme moins d’électricité pour chauffer l’intérieur de la maison à 21 °C. En revanche, lors de températures très froides (-10 °C), elle nécessitera davantage d’électricité pour maintenir la chaleur souhaitée. Pour les pompes à chaleur eau glycolée-eau et eau-eau, les conditions extérieures ont peu d’impact, car leurs sources d’énergie (le sol et l’eau souterraine) ont une température constante à une profondeur donnée.

Bon à savoir :

Les appareils modernes de Buderus intègrent unetechnologie d’onduleur quipermet au compresseur d’ajuster systématiquement sa puissance aux besoins. On parle alors de « pompes à chaleur modulantes ». Le gain d’efficacité est considérable. Grâce à cette technologie, vous bénéficiez d’une qualité élevée et d’une puissance de chauffage optimale.

Frau mit Wärmepumpe

Refroidir la maison avec un chauffage par pompe à chaleur ?

Certaines pompes à chaleur offrent une double fonctionnalité : elles peuvent inverser le circuit frigorifique. Dans ce cas, la chaleur est extraite des pièces de la maison et évacuée à l’extérieur. Vous pouvez donc utiliser des pompes à chaleur pour refroidir votre maison de différentes manières, comme avec les climatiseurs. Toutefois, cela ne fonctionne qu’avec des « pompes à chaleur réversibles ». Certains modèles peuvent être équipés ultérieurement d’une fonction de refroidissement.

Les pompes à chaleur géothermiques et les pompes à chaleur eau-eau offrent des alternatives à la climatisation classique. Ces types de pompes fonctionnent de préférence avec un chauffage au sol pour refroidir les pièces. Les pompes à chaleur air-air, équipées de fancoils ou de ventilo-convecteurs, marquent également des points grâce à leur fonction de refroidissement intégrée. De nombreuses pompes à chaleur air-eau haut de gamme sont également conçues dès le départ pour le refroidissement, à condition d’être équipées d’une vanne à 4 voies, qui permet d’inverser le sens de circulation du fluide dans le circuit frigorifique.

Découvrez chez Buderus comment refroidir votre maison avec une pompe à chaleur .

Conception d’une pompe à chaleur : ses composants

À quoi sert le fluide frigorigène dans un chauffage par pompe à chaleur ? Comment fonctionnent le compresseur et le circuit de chauffage ? Plusieurs composants interagissent de manière coordonnée pour assurer le fonctionnement d’une pompe à chaleur. Voici un résumé de leurs fonctions.

  • Le fluide frigorigène :un fluide frigorigène est une substance permettant de transporter l’énergie thermique. Son atout principal réside dans sa capacité à s’évaporer même à basse température. Selon le fluide, son point d’ébullition se situe entre -12 et -57 °C.
  • L’évaporateur :c’est ici que se produit le transfert de chaleur vers le circuit de la pompe à chaleur. Le fluide frigorigène capte la chaleur et s’évapore.
  • Le compresseur :le compresseur, alimenté par de l’électricité, augmente la pression de la vapeur du fluide frigorigène, entraînant une augmentation proportionnelle de sa température.
  • Le condenseur :à cette étape du processus, la chaleur est transférée au circuit de chauffage. Le fluide frigorigène se condense et redevient liquide.
  • Le détendeur :enfin, la pression du fluide frigorigène est encore réduite ; le cycle frigorifique recommence.

Tous les types de pompes à chaleur fonctionnent-ils de la même manière ?

La conception générale d’une pompe à chaleur est identique pour tous les types de pompes. Ainsi, le fonctionnement d’une pompe à chaleur air-eau n’est pas très différent de celui d’une pompe à chaleur eau glycolée-eau, car le cycle frigorifique se déroule toujours de la même manière. La principale différence réside dans la source de chaleur : celle-ci varie d’un système à l’autre et doit donc être exploitée de manière spécifique.

  • Pompe à chaleur air-air

    Source de chaleur Air ambiant
    Spécificité
    • La source de chaleur est facilement accessible
    • La chaleur est aspirée par un ventilateur
    • En hiver, l’énergie disponible est plus faible qu’en été

  • Pompe à chaleur géothermique

    Source de chaleur Chaleur du sol
    Spécificité
    • Le sol gardant une température constante tout au long de l’année à partir d’une certaine profondeur, la consommation d’électricité des pompes à chaleur eau glycolée-eau est totalement indépendante de la saison
    • La chaleur est extraite du sol au moyen de sondes géothermiques ou de capteurs terrestres
    • L’exploitation de cette source de chaleur nécessite des travaux de terrassement importants

  • Pompe à chaleur eau-eau

    Source de chaleur Eau souterraine
    Spécificité
    • La chaleur est extraite au moyen de puits
    • Deux puits sont nécessaires pour son fonctionnement (un puits de captage et un puits de rejet)
    • Les différences de température saisonnières étant faibles, la consommation d’électricité varie peu au fil de l’année
Logatherm

Comment fonctionne un chauffage par pompe à chaleur en hiver ?

Il peut sembler paradoxal de pomper de la chaleur pour chauffer une maison lorsque les températures extérieures sont négatives. Comment fonctionne une pompe à chaleur par grand froid ? C’est en réalité assez simple : même si les températures extérieures sont extrêmement basses, l’environnement continue de fournir suffisamment d’énergie thermique à la pompe à chaleur pour le chauffage. La clé réside dans le fluide frigorigène. Ce fluide possède un point d’ébullition très bas, ce qui lui permet de s’évaporer et de se réchauffer lorsqu’il est comprimé. Grâce à ce processus, le circuit frigorifique composé d’un évaporateur, d’un compresseur et d’un condenseur, peut fonctionner sans problème, même par temps froid.

  • Pour lespompes à chaleur eau-eau et géothermiques,la saison n’a de toute façon aucune influence, carles températures des eaux souterraines et du sol restent constantes tout au long de l’année.
  • Lespompes à chaleur air-airfonctionnent également par temps froid grâce aux fluides frigorigènes utilisés, dont le point d’ébullition est très bas. Toutefois, leur rendement diminue à mesure que la différence de température entre la source de chaleur et l’eau de chauffage augmente.
  • En cas de grands froids, lorsque l’installation n’arrive plus à capter suffisamment de chaleur extérieure pour assurer le chauffage, une résistance électrique d’appoint prend le relais. Cependant, cette assistance électrique n’est généralement nécessaire que lorsque les températures descendent en dessous de -20 °C.
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Questions fréquentes sur le fonctionnement des pompes à chaleur

  • Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur ne diffère pas tellement de celui des systèmes de chauffage conventionnels. Tant les pompes à chaleur que les chauffages au gaz ou au fioul chauffent l’eau d’un circuit de chauffage. Dans une chaudière à gaz ou à fioul, cela se fait par combustion du gaz ou du fioul. Cependant, les énergies fossiles ne sont pas disponibles à l’infini, elles sont coûteuses et leur combustion génère des émissions polluantes pour l’environnement. Les pompes à chaleur quant à elles exploitent une « chaleur de base » déjà présente, sous forme de chaleur ambiante contenue dans l’air, l’eau souterraine ou le sol. Cette chaleur est simplement amplifiée grâce à l’utilisation de l’électricité. Si l’électricité utilisée provient de sources d’énergie renouvelables, la production de chaleur devient même neutre en CO2. De plus, en intégrant un ballon tampon au système de chauffage, l’efficacité de l’installation de pompe à chaleur est encore optimisée.

    L’efficacité de votre installation de pompe à chaleur peut être optimisée par différents facteurs que nos experts système Buderus se feront un plaisir d’évoquer avec vous.

  • Une pompe à chaleur capte l’énergie présente dans l’environnement (air, eau souterraine ou sol), la traite et la rend exploitable pour votre système de chauffage. Cette chaleur est ensuite transportée vers vos pièces de vie à travers un système de distribution et de stockage de la chaleur. Les radiateurs de surface (chauffage mural ou au sol) sont particulièrement adaptés au fonctionnement d’une pompe à chaleur. Une fois installée, une pompe à chaleur n’a en principe besoin que d’électricité pour exploiter la chaleur naturelle dans la maison, disponible à l’infini. C’est pourquoi l’association avec une installation photovoltaïque, qui utilise également une source d’énergie illimitée et durable, est particulièrement intéressante. Que ce soit pour une nouvelle construction ou dans un bâtiment existant, une pompe à chaleur moderne est une solution de chauffage idéale, à condition que votre maison soit bien isolée et équipée de radiateurs suffisamment grands.

  • Non. La pompe à chaleur est un système de chauffage performant, à condition de disposer d’une bonne isolation et de radiateurs suffisamment grands. Elle assure à la fois le chauffage du bâtiment et la production d’eau chaude sanitaire. Certains modèles intègrent également une fonction de refroidissement, similaire à celle d’une climatisation. La conception et le fonctionnement d’une pompe à chaleur permettent de la combiner facilement avec un système de chauffage existant, notamment sous la forme d’un système bivalent.

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