a) Principe de base :
La première chose à savoir à propos du fonctionnement d’une pompe à chaleur, c’est qu’elle prend les calories (la chaleur) à l’extérieur du bâtiment, et les transmet à l’intérieur. Par exemple, elle peut utiliser la chaleur de l’air extérieur pour chauffer l’eau de chauffage du local. A priori, cela peut paraître impossible ; comment peut ont chauffer de l’eau à 60°C avec de l’air à 0°C ? Et bien en utilisant un fluide frigorigène.
En contact avec l’air extérieur (via un échangeur), ce fluide s’évapore, et se réchauffe. Il est ensuite compressé, ce qui a pour effet d’en augmenter la pression, et donc la température.
Ce fluide est ensuite mis en contact avec un second échangeur, qui permet de céder (en se condensant) la chaleur du fluide à de l’eau de chauffage ( ou à de l’air, voir les différents types de pompe). Le fluide alors est détendu, et recommence un nouveau cycle.
b) Constitution d’une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur est (grossièrement) constituée de 4 principaux éléments ; il s’agit de l’évaporateur, du compresseur, du condenseur, et du détendeur.
A->B : le fluide (liquide, basse pression), traverse un échangeur (l’évaporateur), qui lui permet de prendre de la chaleur à l’air extérieur ; il s’évapore pour devenir gazeux.
B->C : le fluide (gazeux, basse pression) est compressé ; cela permet d’augmenter considérablement sa température. C’est lors de cette étape que de l’électricité est consommée, afin de mettre en mouvement le compresseur.
C->D : le fluide (gazeux, haute pression) transmet sa chaleur à de l’eau de chauffage, via un second échangeur (le condenseur). Lors de cette étape, il condense et redevient liquide.
D->A : le fluide (liquide, haute pression) est détendu (sa pression baisse) par le détendeur. Il est alors prêt à commencer un nouveau cycle.
c) Installation dans une maison
Les différents éléments d’une pompe à chaleur peuvent être disposés de différentes manières au sein d’une habitation. Il existe deux possibilités, « classique », et monobloc.
Avec une disposition dite « classique », c’est le fluide frigorigène qui voyage dans le réseau. L’évaporateur est situé hors du bâtiment (dans l’unité extérieure). En revanche, le condenseur se situe dans l’habitation. Ce condenseur peut être en contact avec de l’eau (cas d’un ballon d’eau chaude), ou directement avec de l’air (cas d’un radiateur/convecteur, qui chauffe l’air).
Sur une disposition monobloc, évaporateur et condenseur sont situés dans la carrosserie de la machine, hors du logement. Dans ce cas là, c’est l’eau qui circule dans le réseau, et qui vient ensuite alimenter les différents éléments du système de chauffage.
A gauche, une unité extérieure ; à droite, une pompe à chaleur monobloc
d) Appoint
En association avec une pompe à chaleur, il est judicieux de prévoir un chauffage d’appoint. Il peut être de nature électrique (radiateur dans la maison, résistances électriques dans le circuit d’eau), ou thermique (chaudière déjà existante lors de l’installation de la PAC). Si la pompe est de qualité et bien dimensionnée, il ne devrait s’enclencher que très rarement, même dans le cas de zones froides. Il est destiné à suppléer la pompe à chaleur lors des grands froids, ou des très fortes demandes de chauffage.
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e) Ballon tampon
Sur beaucoup d’installations, un ballon tampon est mis en place. Il est placé entre la production d’eau chaude, et son stockage ou sa distribution. Son principal rôle est de « stabiliser » le système. Il permet d’éviter les « court cycles ». C’est à dire qu’il évite à la pompe à chaleur de démarrer et de s’arrêter quelques minutes plus tard. Un grand volume d’eau est chauffé à chaque démarrage de la pompe. Les court cycles sont mauvais pour les compresseurs, et plus généralement pour tous les systèmes de chauffage.
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f) Mono ou triphasée ?
Il existe deux types d’alimentation de pompes à chaleur ; le monophasé (230v) et le triphasé (380v). Le dernier offre des performances très légèrement supérieures que le monophasé avec les « petites » pompes (jusqu’à 15-20kW selon les modèles). Il devient en revanche indispensable pour les plus gros modèles. Il faut savoir que pour utiliser du courant triphasé, vous devez être équipé d’un compteur EDF adapté. L’abonnement n’est pas plus cher.
