Types et fonctionnement de la pompe à chaleur

Vous avez certainement déjà entendu parler des pompes à chaleur et de leurs vertus économiques. On vous a probablement déjà répété que c’est un appareil produisant 3 à 5 fois plus d’énergie qu’il n’en consomme, et qui se distingue donc par son caractère écologique. Mais concrètement, comment fonctionne une pompe à chaleur ? Et quels en sont les différents types ? Ce sont à travers ces quelques lignes que vous trouverez des réponses à ces questionnements.

Fonctionnement de la pompe à chaleur

Une pompe à chaleur, souvent abrégée en PAC, est un appareil de production de chaleur qui agit en circuit fermé selon 7 phases :

• 1. Le soleil, par son rayonnement, apporte naturellement des calories à l’air et à la terre. Dans un premier temps, la PAC a pour rôle d’extirper ces calories, quel que soit leur milieu, grâce à une unité appelée évaporateur.
  
• 2. Ces calories sont transmises à un fluide frigorigène, aussi qualifié de caloporteur, qui est constamment plus froid que son milieu ambiant. De cette manière, il est toujours en mesure d’accumuler la chaleur apportée par l’évaporateur.
  
• 3. Ce fluide a une particularité : il peut s’évaporer à de basses températures. Ainsi, lorsque la sienne grimpe sous l’accumulation des calories récupérées, il s’évapore. Il est alors à l’état de vapeur à basse pression.
  
• 4. Un deuxième mécanisme, nommé compresseur, se charge d’aspirer et de comprimer cette vapeur. En augmentant la pression, il accroît proportionnellement la chaleur du gaz, qui devient alors très chaud. On parle de vapeur à haute pression.
  
• 5. À présent, il y a deux cas de figure :
  
  • Soit le fluide transmet sa chaleur à des ventilo-convecteurs, qui vont directement souffler l’air chaud dans les pièces concernées (par exemple, dans le cas d’une PAC air/air) ;
    
  • Soit il véhicule son énergie dans l’eau sillonnant le circuit de chauffage de l’habitation (par exemple pour une PAC air/eau).
• 6. Une fois débarrassé de sa chaleur, le fluide frigorigène repasse à l’état liquide sous l’action du condenseur.
  
• 7. Cependant, il reste trop chaud pour capter de nouveau les calories extérieures. Un quatrième engrenage, le détendeur, s’occupe alors de réduire sa pression, et par conséquent de diminuer sa température jusqu’à le rendre plus froid que son milieu. Le cycle peut donc recommencer.

Quels sont les différents types de pompes à chaleur ?

Pompe à chaleur géothermique

Cette PAC puise son énergie du sol, dont elle extrait les calories. Il en existe deux catégories différentes : les pompes à captage horizontal et celles à captage vertical. Les premières demandent l’enfouissement d’un réseau de capteurs entre 60 cm et 1,20 m de profondeur, et ce sur une large surface extérieure. Ce sont les plus communes en France, car les moins onéreuses et les plus faciles à installer. A contrario, le captage vertical requiert de creuser à plusieurs dizaines de mètres de profondeur, afin que les capteurs puissent récupérer la chaleur là où elle est la plus stable (car elle est moins influencée par les changements de température de l’air).

Pompe à chaleur air/air

Comme expliqué précédemment, la PAC air/air extrait l’énergie présente dans l’air extérieur pour la réinjecter dans le logement grâce à l’utilisation de ventilo-convecteurs. Son installation demande, en plus de la mise en place de la pompe en elle-même, celle d’un système de ventilation, raison pour laquelle cette catégorie est moins présente au sein des ménages français.

Pompe à chaleur air/eau

À l’inverse de la précédente, cette PAC utilise le système de chauffage de l’habitation pour diffuser sa chaleur ; elle demande donc moins de travaux d’installation. En outre, elle peut être connectée à un système de plancher chauffant : elle offre donc un meilleur confort d’usage qu’une PAC air/air.
On compte deux familles de PAC air/eau :

La pompe à chaleur à basse température : ce modèle ne monte la température de l’eau du circuit de chauffage qu’entre 35 et 45 °C. Il consomme donc moins d’énergie, mais ne peut pas être choisi dans les régions où les hivers sont rudes.

La pompe à chaleur à haute température : à l’inverse, cet appareil chauffe l’eau aux alentours de 65 °C : il est donc plus énergivore. Cependant, il garde un rendement toujours bien plus intéressant que celui d’une chaudière classique.