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Pompe à Chaleur (PAC)

Pompe à chaleur

L’une des meilleures options pour répondre à la demande thermique des habitations, bureaux, locaux et autres bâtiments est la pompe à chaleur aérothermique. Savez-vous pourquoi ?

Cet équipement offre de bonnes performances, une grande polyvalence pour l’hiver et l’été, et la consommation d’électricité est inférieure à celle des autres systèmes.

Mais savez-vous exactement ce qu’est une pompe à chaleur, comment elle fonctionne, quels sont ses avantages ou ses inconvénients par rapport aux autres systèmes de chauffage, ou à quoi elle sert exactement ?

Dans cet article, nous répondrons à toutes les questions que vous vous posez sur les pompes à chaleur, qui sont de plus en plus largement acceptées et installées. 

Pompe à chaleur : qu’est-ce que c’est ?

Une pompe à chaleur est un dispositif dont le fonctionnement est basé sur la thermodynamique. La principale tâche d’une pompe à chaleur est d’exploiter l’énergie thermique sous forme de chaleur ou de température constante d’un environnement, soit le sol, l’air ou l’eau, pour refroidir ou chauffer l’eau ou l’air, que nous utiliserons pour la climatisation de nos maisons.

Les pompes à chaleur sont les équipements de climatisation les plus efficaces qui soient. Ils sont basés sur la technique du « refroidissement par compression », qui est également appliquée à d’autres appareils tels que les réfrigérateurs, les systèmes de climatisation, l’aérothermie et la climatisation géothermique. Les pompes à chaleur sont des appareils très efficaces sur le plan énergétique, puisqu’elles peuvent produire jusqu’à 4 kW d’énergie thermique pour une consommation de 1 kW d’énergie électrique.

Cette grande efficacité énergétique de la pompe à chaleur, vous permet d’obtenir jusqu’à 70% d’économies par rapport à d’autres systèmes qui utilisent l’électricité, les chaudières à biomasse, les chaudières à gaz ou les chaudières à mazout. Mais il faut également noter que leur utilisation est très bénéfique pour l’environnement, car ils génèrent moins de CO2 et cela en fait des équipements intéressants en termes de protection de l’environnement. De plus, en consommant de l’électricité, elles sont idéales pour être combinées avec une installation de panneaux solaires photovoltaïques.

Le grand avantage des pompes à chaleur, qu’elles soient aérothermiques, géothermiques ou hydroniques, est qu’elles peuvent fonctionner aussi bien en hiver qu’en été. C’est-à-dire qu’ils sont capables de produire de la chaleur pour l’hiver dans une seule unité, combinée à un chauffage par le sol, des radiateurs ou des ventilo-convecteurs. Mais nous pouvons aussi inverser le cycle, de sorte qu’ils fonctionnent à l’envers et nous donnent un refroidissement pour l’été. Également combiné avec un plancher chauffant ou des ventilo-convecteurs. C’est pourquoi on les appelle « pompes à chaleur réversibles ».

Types de pompes à chaleur

Pompe à chaleur eau-eau

La pompe à chaleur eau-eau, ou aussi appelée hydronique, fonctionne en tirant parti de la température constante d’un volume d’eau, qui peut provenir d’un étang, d’un lac ou d’une poche d’eau souterraine. Et il peut être utilisé aussi bien pour la climatisation par l’air, comme le ferait un climatiseur, qu’avec des ventilo-convecteurs, un chauffage par le sol ou des radiateurs. 

Pompe à chaleur air-air

Lorsque nous parlons de la pompe à chaleur air-air, nous faisons référence aux climatiseurs typiques, qu’ils soient Split, multisplit ou à conduits. Dans ces équipements, nous profitons de la température de l’air extérieur pour modifier la température de l’air à l’intérieur des maisons, des bureaux ou des locaux.

Pompe à chaleur géothermique

Les pompes à chaleur géothermiques, ou aussi connues sous le nom de pompes à chaleur à eau souterraine, exploitent l’énergie constante du sol par un réseau de tuyaux enfouis dans le sol. Ces tuyaux fonctionnent comme un puits de chaleur ou de froid, selon le fonctionnement de la pompe à chaleur. Il récupère ainsi l’énergie pour pouvoir la transférer à l’intérieur de la maison, au moyen d’eau chaude. 

Ce type de pompes à chaleur peut fonctionner avec deux types de réseaux de tuyaux enterrés dans le sol. Comme on peut le voir sur les deux images, les réseaux de tuyaux de dissipation peuvent être installés dans des puits profonds, ou dans un maillage peu profond, à une profondeur moindre. La décision de faire l’un ou l’autre dépend du type de terrain et de la facilité de travail et d’installation des tuyaux. Mais vous devez tenir compte du fait qu’un technicien-installateur agréé fera une étude appropriée pour évaluer la meilleure option dans chaque cas.

Pompe à chaleur air-eau

Enfin, nous avons les pompes à chaleur aérothermiques, également appelées pompes à chaleur air-eau. Ces dispositifs tirent parti de l’énergie thermique de l’air extérieur des maisons, pour transférer cette énergie à l’eau. Cela permet de chauffer ou de refroidir selon la saison de l’année et le mode que l’utilisateur choisit par le biais du thermostat. Et nous en profiterons grâce au chauffage par le sol, aux radiateurs ou aux ventilo-convecteurs.

Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Comme nous l’avons déjà mentionné, les pompes à chaleur, quel que soit leur type, tirent parti de l’énergie d’un endroit, que ce soit l’air, l’eau ou la terre, pour générer du froid ou de la chaleur dans un autre endroit, généralement à l’intérieur de nos maisons, bureaux, magasins ou locaux. Mais savez-vous comment ils fonctionnent pour faire passer cette énergie dans nos maisons ?

Qu’il s’agisse d’une pompe à chaleur pour le chauffage ou la climatisation, d’une pompe à chaleur aérothermique pour l’eau chaude sanitaire, elles fonctionnent de la même manière. Basé sur les principes de la thermodynamique et les propriétés de différents liquides ou gaz à changer d’état en absorbant ou en libérant de la chaleur à chaque changement d’état.

Mode été ou mode refroidissement

Le fonctionnement de la pompe à chaleur pour le mode été, le refroidissement, consiste à extraire la chaleur de l’intérieur du bâtiment et à l’expulser vers l’extérieur. Nous obtenons ainsi de l’eau froide pour le chauffage au sol ou les ventilo-convecteurs, ou de l’air chauffé avec notre climatisation Split. Dans ce cas, l’échangeur situé à l’intérieur du bâtiment fonctionne comme un évaporateur et l’échangeur extérieur fait office de condenseur. 

☃ Mode hiver ou mode chauffage

Le fonctionnement de la pompe à chaleur en hiver, c’est-à-dire en mode chauffage, est l’inverse de celui de l’été. Il extrait la chaleur de l’extérieur de la maison ou du bureau, pour la faire entrer dans le bâtiment, soit avec de l’air chauffé, soit avec de l’eau que nous allons amener au chauffage par le sol ou aux radiateurs. Dans ce cas, l’échangeur situé à l’intérieur de la maison agit comme un condenseur et l’échangeur de l’unité extérieure fonctionne comme un évaporateur. 

Mode ACS

Lorsque la pompe à chaleur fonctionne pour la production d’eau chaude sanitaire, le cycle de réfrigération est le même qu’en mode hiver ou chauffage. Puisque nous voulons faire entrer de la chaleur dans la maison, mais dans ce cas, la chaleur est envoyée dans un réservoir d’eau chaude sanitaire au lieu d’être envoyée dans le système de chauffage ou de climatisation. Lorsque la pompe à chaleur est conçue pour produire uniquement de l’eau chaude sanitaire, elle est communément appelée « aérothermique pour l’ECS ».

Applications des pompes à chaleur

Les pompes à chaleur ont différents types d’applications, mais la principale est la climatisation des maisons, des hôtels, des locaux commerciaux, entre autres. Tout cela dépend de l’environnement et des besoins des utilisateurs. Mais il est également utilisé dans d’autres cas, comme le chauffage des piscines, dans le secteur industriel.

Le chauffage de l’eau dans les blanchisseries ou dans le nettoyage de certains processus de séchage comme le tabac, le bois ou les saucisses. Il est clair que les pompes à chaleur sont propres, confortables et très efficaces, mais il est extrêmement important de connaître les caractéristiques de l’installation et donc de choisir l’équipement idéal qui s’adapte à chacune des périodes de l’année.

Vous envisagez de changer votre système de chauffage ou de faire une nouvelle installation, Hogarsense vous aidera à contacter des entreprises agréées qui étudient votre installation. 

Prix de l’installation d’une pompe à chaleur

Exemple d’installation d’une pompe à chaleur pour le chauffage par le sol et l’eau chaude sanitaire

Nous avons comme exemple une maison dans laquelle un chauffage au sol à eau a été installé, avec 90 m2, répartis en différentes pièces :

Budget approximatif pour l’installation d’une pompe à chaleur avec chauffage par le sol RRP (€) 
– Pompe à chaleur DOMUSA TEKNIK modèle DUAL CLIMA 11. 5.200 
– Module hydraulique tout-en-un de DOMUSA TEKNIK FUSION TRIO 200/80- Réservoir tampon intégré, réservoir d’eau chaude sanitaire en acier inoxydable. 2.650 
– Connexion hydraulique entre la pompe à chaleur et le module hydraulique, ainsi qu’entre le module hydraulique et le système de chauffage par le sol existant.- Avec tuyauterie en cuivre isolée, raccords et vannes de raccordement.- Travail d’installation et de mise en service. 1.700 
Installation totale 9.550 

Prix indicatifs, hors TVA.

Exemple d’une installation de pompe à chaleur pour piscines

Nous avons par exemple un bassin de 4 mètres de large par 8 mètres de long, avec une profondeur moyenne de 1,5 mètre. Cela signifie une quantité d’eau de 48 mètres cubes d’eau. En cherchant dans le catalogue ASTRALPOOL, nous trouvons la pompe à chaleur HEAT 3 – 14 kW, qui convient aux piscines de 18 à 66 m3.

Budget approximatif pour l’installation d’un système de chauffage de piscine par pompe à chaleur RRP (€) 
– Pompe à chaleur ASTRALPOOL HEAT 3 – 14kW. 3.320 
– Victoria Plus Pompe de circulation silencieuse 16 000 l/h 0,78 kW (1 hp) 230 V II. 377 
– Petit matériel PVC isolé thermiquement KT 10Atm et ø50mm, robinets d’arrêt, et raccords pour filetage et collage, pour relier la pompe à chaleur à l’installation de piscine existante.- Branchez l’alimentation électrique de la pompe à chaleur à l’aide d’un équipement électrique.- Main-d’œuvre pour l’installation et la mise en service. 1.500 
Installation totale 5.197 

Prix indicatifs, hors TVA.

Avantages de la pompe à chaleur

Avantages Motif 
Une installation simple Pas besoin de raccordements au gaz, de réservoirs de gaz ou de pellets, de bouteilles de gaz ou de pellets, pas besoin de carburant diesel 
Faible consommation Ils travaillent avec un compresseur qui utilise l’électricité pour transporter la chaleur, et non pour la générer. 
Ils se définissent par leur grande efficacité énergétique, puisque pour chaque kW d’électricité qu’ils consomment, jusqu’à 4 kW de chaleur ou de froid sont produits. 
La technologie de l’onduleur augmentera l’efficacité, car elle est conçue pour réduire davantage la consommation d’énergie. 
Réversible Ils peuvent être utilisés en hiver pour le chauffage et en été pour la climatisation. 
Ecologique Parce qu’ils consomment moins d’énergie que les chaudières traditionnelles à combustibles fossiles.
Ils exploitent les énergies renouvelables de l’air, de l’eau ou du sol. 
Comme ils consomment de l’électricité, ils n’émettent pas de CO2 ni de gaz polluants pendant leur fonctionnement. 
Utilisation en France ✔ Ayant un climat modéré sur presque tout le territoire de la péninsule, des DOM TOM, son fonctionnement est optimal. 
Climatisation et ECS Sa polyvalence signifie qu’il peut être utilisé pour la climatisation, chaud/froid, et pour la production d’eau chaude sanitaire. 

Pompes à chaleur air-eau et eau-eau

Dans cet article, nous voulons surtout parler de deux pompes à chaleur qui utilisent des sources renouvelables comme principale source d’énergie. Ils sont capables de produire jusqu’à 4 à 6 fois plus d’énergie en utilisant soit l’air comme source principale, soit l’eau. Il s’agit de deux dispositifs qui gagnent de plus en plus en notoriété : la pompe à chaleur air/eau et la pompe à chaleur eau/eau. Nous voulons ensuite parler de son fonctionnement, de ses principales caractéristiques, de son efficacité énergétique ou de la différence entre une pompe à chaleur air-eau ou eau-eau. 

Fonctionnement de la pompe à chaleur air/eau

La principale fonction des systèmes basés sur les pompes à chaleur air/eau est d’exploiter l’énergie de l’air et de la convertir en refroidissement, en chauffage ou en eau chaude sanitaire. Lorsque nous parlons du fonctionnement d’une pompe à chaleur, nous devons souligner qu’elle est exactement la même que tout appareil de réfrigération, mais dans le cas de ceux-ci, son fonctionnement est réversible, ce qui signifie que lorsque le flux est inversé, il peut passer du refroidissement au chauffage.

Lors du chauffage, les systèmes de pompes à chaleur air/eau extraient la chaleur de l’extérieur et la transfèrent à un circuit d’eau, qui peut à son tour être distribué à d’autres systèmes, tels que des radiateurs ou des unités de traitement de l’air, entre autres. Si nous parlons de refroidissement, la chaleur est transférée de l’eau à l’air dans l’échangeur de chaleur externe, et dans l’échangeur de chaleur interne, la chaleur de l’environnement est absorbée et l’eau est ensuite chauffée. On peut dire qu’au cours de ce processus, il se forme un échangeur d’air et d’eau frigorifique à ailettes.

La pompe à chaleur air-eau et ses composants techniques

Une pompe à chaleur air – eau est principalement composée de deux unités, l’unité extérieure qui possède quelques éléments pour l’absorption éventuelle de l’énergie de l’air qui l‘entoure et une unité intérieure qui est composée d’un module hydraulique. Nous expliquons ici plus en détail la fonction de chaque élément qui possède chaque unité, qu’elle soit externe ou interne :

  • Le compresseur : c’est celui qui permet le développement du processus et qui, parmi les autres éléments, nécessite la plus grande quantité d’électricité pour fonctionner.
  • Le condenseur : c’est un échangeur situé le long de la chaudière et par lequel le fluide frigorigène sous forme de vapeur cède toute son énergie à l’eau du réservoir. En abandonnant son énergie, il se condense et revient à l’état liquide.
  • Evaporateur : la fonction de l’évaporateur est d’échanger la chaleur située au sommet de celui-ci, cela est possible grâce à un système d’ailettes qui permet l’échange du fluide frigorigène et de l’air qui l’entoure. Dans ce processus, le fluide frigorigène est transformé en vapeur.
  • Détendeur : la fonction de ce composant du circuit est d’obtenir une forte réduction de la pression et d’abaisser autant que possible la température du fluide frigorigène.

Comme l’énergie thermique ne peut passer que d’un niveau énergétique supérieur à un niveau inférieur, le fluide frigorigène dans l’évaporateur doit nécessairement être à une température inférieure à celle de l’air ambiant. De même, le fluide frigorigène à l’intérieur du système, plus précisément dans le condenseur, doit avoir une température supérieure à celle de l’eau destinée à être chauffée à l’intérieur du réservoir et donc être capable de restituer de l’énergie.

Fonctionnement de la pompe à chaleur eau/eau

Les pompes à chaleur eau-eau extraient la chaleur nécessaire au chauffage de l’eau souterraine (souterraine), même par temps très froid ou en hiver. Puisque le sous-sol a une température moyenne de 7 à 12 degrés Celsius. Le fonctionnement de celle-ci n’est pas très complexe, l’équipement de la pompe à chaleur eau-eau est enterré et par son système extrait autant d’eau du sous-sol puis à l’aide d’un fluide réfrigérant pour le chauffer. Il s’agit d’un système hydronique et donc de chauffage hydronique.

À quoi sert une pompe à chaleur air/eau ?

Ce type de système est utilisé dans les équipements de climatisation, soit pour produire de la chaleur, soit pour chauffer l’eau chaude sanitaire. Cependant, il existe des pompes à chaleur air-eau qui, grâce à un système inverse, peuvent générer du froid dans l’enceinte à climatiser. Ce type de pompe à chaleur est connu sous le nom de pompe à chaleur réversible.

De nombreuses personnes installent ce type de système dans leur maison principalement en raison des importantes économies d’énergie qu’elles réalisent et qui se reflètent dans la facture d’électricité. Il est surtout utilisé pour le chauffage de l’eau et la climatisation, car pour le chauffage, il est possible qu’un second système de chauffage soit nécessaire dans les régions où les températures sont très extrêmes. Cependant, pour les zones côtières sont des équipements idéaux et sont de plus en plus demandés sur le marché.

À quoi sert une pompe à chaleur eau/eau ?

Le système hydronique est utilisé dans la plupart des cas pour le chauffage de l’eau chaude sanitaire, mais les différentes utilisations qui peuvent être faites de ce système sont très similaires à la pompe à chaleur air-eau et il y a beaucoup de maisons individuelles qui sont décidées par le chauffage hydronique car elles ont suffisamment de terrain pour installer cet équipement. Le chauffage hydronique est encore un peu méconnu dans notre pays, mais les installations se sont beaucoup développées il y a quelques années pour ici. L’installation de ce système hydronique peut se faire dans n’importe quelle partie du territoire, car le fait d’être sous terre ne souffre pas des changements de température et fonctionne 365 jours par an dans les mêmes conditions.

L’avantage de l’utilisation de ce type de pompes à chaleur réside dans la capacité à produire plus d’énergie sous forme de chaleur et à utiliser à son tour de l’électricité (très peu) et à réaliser jusqu’à 70 % d’économies. Ce sont des systèmes très propres avec l’environnement car ils génèrent très peu de CO2 et n’utilisent que des énergies renouvelables, ce qui les rend très attractifs pour de nombreuses maisons familiales dans notre pays.

Pompes à chaleur air-eauPompes à chaleur eau-eau
Ils sont très populaires dans notre pays.L’efficacité énergétique est de 1 kW de consommation et peut produire jusqu’à 4 kW d’énergie sous forme de chaleur.Ils sont installés à l’extérieur de la maisonL’installation est très rapide et peu coûteuse.Ils sont principalement utilisés pour la climatisation et le chauffage de l’eau chaude sanitaire.Ils tirent leur énergie de l’air qui les entoure.Il y en a beaucoup d’installées mais elles ne sont pas aussi populaires que les pompes à chaleur à air.L’efficacité énergétique est de 1 kW de consommation et peut produire jusqu’à 6 kW d’énergie sous forme de chaleur.Son installation est souterraineL’installation est généralement plus compliquée et plus coûteuse.Ils sont principalement utilisés pour le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire.Ils tirent leur énergie de l’eau contenue dans le sol.

Efficacité énergétique des pompes à chaleur air/eau et eau/eau

Comme mentionné ci-dessus, ce type de pompe a un rendement énergétique élevé, une pompe à chaleur air-eau est capable d’offrir un COP = 4, ce qui se traduit par le fait que pour chaque 1 kW de puissance électrique consommée, la puissance thermique émise est de 4 kW. Il s’agirait d’une chaudière avec un rendement de 4 000 %. Ce type de système hydronique a également un haut niveau d’efficacité énergétique. En effet, ce sont les pompes à chaleur les plus efficaces du marché et elles peuvent offrir un COP= 6 qui est similaire à l’exemple précédent mais dans ce cas, pour chaque 1 kW d’électricité consommée, la puissance thermique émise est de 6 kW.