Une pompe à chaleur (PAC) est une machine thermodynamique qui puise la chaleur dans un milieu naturel appelé « source froide » comme l’air, l’eau ou le sol.
Grâce à un apport en énergie électrique, elle transfère cette chaleur au fluide de chauffage (généralement de l’eau, mais parfois de l’air). Les pompes à chaleur réversibles assurent le chauffage l’hiver, et aussi le rafraîchissement l’été.
Le coefficient de performance (COP) d’une pompe à chaleur est le rapport entre l’énergie thermique quelle fournit et l’énergie électrique qui alimente le compresseur.
Un COP de 3 signifie que la PAC consomme 1 kWh électrique pour fournir 3 kWh thermique au logement. Cependant, il faut se rappeler que pour produire 1 kWh électrique dans une centrale thermique, on consomme plus de 3 kWh thermique fournis par du fuel ou du gaz.
La pompe à chaleur est composée de quatre éléments principaux:
– Evaporateur: il récupère les calories de l’environnement extérieur (sol/ eau/air), pour les transférer au liquide frigorigène (froid et liquide) et les faire entrer en ébullition;
– Compresseur: il aspire et compresse le fluide frigorigène sous forme de gaz à basse température, afin de le transformer en gaz chaud à une pression élevée;
– Condenseur: il récupère l’énergie du gaz produit par le compresseur, pour la céder à l’eau du circuit de chauffage. Le gaz frigorigène se condense pour passer de l’état gazeux à l’état liquide;
– Détendeur : il abaisse la température du liquide frigorigène formé par le condenseur, qui sera beaucoup plus basse et inférieure à la température de la source de récupération.
Ainsi, la pompe à chaleur permet de couvrir jusqu’à 70 % des besoins de chauffage d’une habitation. Les 30 % restants (différents selon la source d’énergie et le mode de fonctionnement utilisé) correspondent à la consommation d’énergie électrique utile au fonctionnement de la pompe.
Il existe 2 familles de pompes à chaleur:
PAC aérothermique :
– La PAC Air/Air fonctionne par deux unités. L’unité extérieure permet de puiser les calories de l’air, et le ventilo-convecteur les restitue dans la maison avant tout pour le chauffage mais également le rafraîchissement l’été dans le cas d’une PAC réversible;
– La PAC Air/Eau permet de chauffer l’eau d’un circuit de chauffage grâce à l’air récolté en extérieur, mais également d’assurer le rafraîchissement de l’habitation en été et la production d’eau chaude sanitaire (sous certaines conditions). Ainsi, on utilise une technologie de PAC mixte, comportant un circuit pour le fluide frigorigène des capteurs, et un circuit pour l’eau chaude des émetteurs de chaleur. Seule contrainte: un chauffage d’appoint est nécessaire en cas de climat rigoureux, notamment à partir de -5 °C et que la pompe s’arrête.
PAC géothermique :
Les PAC Eau/Eau permettent de capter la chaleur du sol et de la restituer soit directement dans un plancher chauffant en circuit fermé (PAC détente directe), soit dans l’eau circulant dans les différents émetteurs de chauffage (PAC à procédé mixte).
Selon la surface extérieure et le terrain, il existe deux types de capteurs pour la géothermie:
– les capteurs horizontaux qui sont disposés horizontalement à faible profondeur et qui nécessitent toutefois une surface de terrain suffisante;
– les capteurs verticaux qui sont plus coûteux mais avec une emprise sur le sol réduite. Ils sont disposés verticalement dans les forages préalablement réalisés.