Principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur
Dans un monde ou l’efficacité énergétique est plus importante que jamais, il est essentiel de comprendre les technologies qui nous aident déjà à progresser vers un avenir plus sobre.
La pompe à chaleur fait partie de ces technologies. Comment fonctionne une pompe à chaleur air – eau ? Comment parvient-elle à capter les calories de l’air ambiant pour les envoyer dans la maison ? Voici quelques éléments de réponse.
Un cycle thermodynamique :
La pompe à chaleur capte les calories dans l’environnement extérieur - selon le type de pompe à chaleur, air/air, air/eau, eau/sol ou eau/eau, en faisant passer un fluide frigorigène (sous sa forme liquide) dans un évaporateur. Le fluide frigorigène, qui s’évapore à basse température, capte les calories de l’air extérieur pendant ce changement d’état (passage de l’état liquide à l’état gazeux).
Le fluide frigorigène ainsi devenu à l’état gazeux est transféré vers un compresseur. La compression fait augmenter fortement la température du fluide frigorigène.
Le gaz chaud comprimé passe ensuite dans un condenseur. A l’inverse de l’évaporateur, le condenseur provoque la condensation du gaz qui revient à son état liquide. Ce changement d’état libère de la chaleur qui sera captée par un circuit d’eau. La pompe à chaleur produit ainsi de l’eau chaude.
Le fluide frigorigène ainsi refroidi et liquéfié passe par un détendeur qui abaisse sa pression et le renvoie dans l'évaporateur pour recommencer le cycle.
Pompe à chaleur ou chaudière à granulés ?
Choisir son mode de chauffage n'est pas toujours simple. Aujourd'hui, 2 systèmes permettent de bénéficier d'un chauffage central confortable, économique et écologique.
La chaudière à granulé de bois : le coeur de métier d'ÖkoFEN (ÖkoFEN a été le premier fabricant à avoir homologué une chaudière à granulés !). Ce type de chaudière offre le même confort qu'une chaudière au fioul ou au gaz, mais ne nécessite pas de combustible fossile pour fonctionner. Le granulé de bois est particulièrement économique et écologique.
La pompe à chaleur : il s'agit d'un chauffage électrique, mais bien plus sobre qu'un convecteur. Pour autant, une pompe à chaleur ne pourra pas être installée dans n'importe quelle condition pour fonctionner correctement.
Les principaux composants d'une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur est constituée de plusieurs éléments qui travaillent ensemble pour transférer l'énergie thermique d'un niveau de température plus bas à un niveau plus élevé.
L'évaporateur est chargé d'absorber la chaleur de l'environnement. C'est ici que le fluide frigorigène passe de l’état liquide à l’état gazeux et absorbe la chaleur.
Le compresseur est le cœur de la pompe à chaleur. Il augmente la pression du fluide frigorigène passé à l’état gazeux. Cette hausse de pression augmente la température du fluide frigorigène.
Le condenseur permet au fluide frigorigène gazeux de changer d’état pour redevenir liquide. Ce changement d’état libère de la chaleur qui est transmise à l’eau du circuit de chauffage.
Le détendeur fait baisser la pression du fluide frigorigène avant qu'il ne retourne dans l'évaporateur. Ensuite, le processus thermodynamique d'échange de chaleur recommence.
Importance de la qualité de fabrication
Pour le bon fonctionnement, la qualité de fabrication d’une pompe à chaleur compte autant que la qualité de ses composants.
La fabrication de la pompe à chaleur GreenFOX® au sein de l’usine ÖkoFEN de Niederkappel en Autriche est assurée selon les plus hauts standards de qualité.
Chaque pompe à chaleur est scrupuleusement testée tout au long de sa fabrication : test d’étanchéité sous vide, mise en pression sous mélange Azote /H2 et essai du circuit frigorifique avec validation des performances sous contrôle électronique. Le circuit frigorifique est ensuite scellé.
Le fluide frigorigène : définition, performance et impact environnemental
Le fluide frigorigène d'une pompe à chaleur aérothermique est un fluide qui a la capacité d'absorber la chaleur à température froide et à basse pression, et de la restituer ensuite à température et pression plus élevées. Pour cela, il doit avoir une basse température d’évaporation, c’est-à-dire de passage de l’état liquide à l’état gazeux. Il sert de vecteur à l'énergie produite dans le processus thermodynamique de la pompe à chaleur.
Il existe plusieurs types de fluides frigorigènes pour pompe à chaleur. Certains sont dorénavant interdits car leur Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) est très important : ils ont le défaut de contribuer fortement à l’effet de serre et sont de fait très nocifs pour le climat.
La règlementation F-gaz, mise en place par l'Europe pour suivre les recommandations du GIEC (Groupe Intergouvernemental d’Experts sur le Climat) vise à limiter l'impact de ces gaz sur le climat par une planification de l'interdiction des plus nocifs.
Récapitulatif des principaux fluides frigorigènes :
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R410A
Le R410A est le fluide le plus répandu actuellement, mais en raison de sa très forte nocivité pour le climat, il est interdit à compter du 1er janvier 2025. Il s’agit d’un gaz de synthèse de type HFC.
Son PRG (pouvoir de réchauffement global) est de 2 087.
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R32
Le R32 équipe la plupart des pompes à chaleur de nouvelle génération. Son PRG est également important, mais son interdiction n’est pas programmée avant 2030. Il s’agit d’un gaz de synthèse de type HFC.
Son PRG (pouvoir de réchauffement global) est de 675.
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R290
Fluide frigorigène le plus vertueux, il équipe certaines pompes à chaleur monobloc haut de gamme. Il s’agit d’un gaz naturel. Il remplacera certainement les autres fluides dans la plupart des pompes à chaleur à l’avenir en raison de son PRG très bas et de sa haute performance.
Son PRG (pouvoir de réchauffement global) est de 3.
Le R290 est utilisé dans la pompe à chaleur GreenFOX®.
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Une pompe à chaleur peut-elle refroidir ?
Oui, une bonne pompe à chaleur a une fonction de rafraichissement. Plus polyvalente, elle fournit ainsi la température idéale été comme hiver.
Pour cela, la pompe à chaleur inverse simplement son cycle thermodynamique et produit de l'eau froide (jusqu'à 7°C) à la place de l'eau chaude. L'évaporateur sert de condenseur, et inversement le condenseur devient un évaporateur. Le bâtiment doit être équipé de planchers chauffants dans lesquels circule l’eau fraiche.
de la pompe à chaleur GreenFOX
Quels sont les différents types de pompe à chaleur ?
Le principe de la pompe à chaleur se décline sous différentes formes. La différence se situe au niveau de la source de chaleur (air, eau, sol) et au niveau de la restitution de la chaleur dans le bâtiment (air, eau)
Pompe à chaleur air - eau
Elle capte la chaleur dans l’air extérieur et la restitue dans la maison sous forme d’eau chaude. Elle alimente donc des radiateurs et/ou planchers chauffants, et peut produire l'eau chaude sanitaire si elle est de type "haute température".
Pompe à chaleur air - air
Elle capte la chaleur dans l’air extérieur et la restitue dans la maison sous forme d’air chaud ou froid. L’air est soufflé dans la maison directement là ou se trouve la pompe à chaleur, ou via un réseau de gaines.
Pompe à chaleur eau - eau
Elle extrait la chaleur d'une source d'eau, comme une nappe phréatique ou un lac, et la transfère au réseau de chauffage du bâtiment. Elle alimente donc des radiateurs et/ou planchers chauffants. Elle nécessite toutefois une source d'eau appropriée à proximité.
Pompe à chaleur sol - eau
Aussi appelée pompe à chaleur géothermique, elle capte la chaleur dans le sol et la restitue dans la maison sous forme d’eau chaude. Elle nécessite un forage vertical ou l’utilisation d’une partie du sous-sol du jardin (captage horizontal)
Pompe à chaleur sol - sol
Il s’agit d’une PAC géothermique, mais à la différence de la PAC eau – eau ou sol – eau, elle fonctionne en circuit fermé : le fluide caloporteur circule directement dans les planchers.
Quel coût ?
Par rapport à une pompe à chaleur géothermique (eau/eau, eau/sol), une pompe à chaleur aérothermique (air/ eau) bénéficie généralement d’une installation plus simple et moins coûteuse.
L'installation d'une pompe à chaleur air/eau monobloc est souvent la solution la plus économique.
Quelles sont les aides financières ?
L’installation d’une pompe à chaleur est fortement subventionnée par l’État dans le cadre de la transition énergétique. 2 dispositifs principaux sont disponibles, et leurs montants varient en fonction des revenus du foyer :
MaPrimeRénov’ : cette prime représente jusqu’à 5 000 €* d’aides
Prime Coup de Pouce : en cas de remplacement d’une chaudière fioul ou gaz, elle peut s’élever à 4 400 €*
Ces 2 aides sont cumulables, selon conditions.
*Selon conditions, les montants peuvent varier.
Monobloc ou split (bi-bloc) : quelles différences ?
Les pompes à chaleur monobloc et split sont deux différents systèmes qui se distinguent par leur structure, leur fonctionnement et leur efficacité.
Les pompes à chaleur monobloc
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Dans une pompe à chaleur monobloc, tous les composants importants, tels que l'évaporateur, le compresseur et le condenseur, sont placés dans une seule unité, à l’extérieur du bâtiment.
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Le fluide frigorigène passe par l'évaporateur, le compresseur et le condenseur dans un circuit fermé, scellé en usine.
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Les pompes à chaleur monobloc sont généralement compactes et plus simples à installer, car aucun circuit frigorigène n’est à installer entre l’unité extérieure et l’unité placée à l’intérieur du bâtiment.
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Les pompes à chaleur monobloc conviennent parfaitement aux bâtiments résidentiels.
Les pompes à chaleur Split
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Dans une pompe à chaleur split, également appelée bi-bloc le cycle thermodynamique est réparti dans 2 unités différentes. L’évaporateur et le condenseur sont à l’extérieur, tandis que le condenseur et le détendeur sont situés à l’intérieur de la maison.
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Ces 2 unités sont reliées entre-elles par une liaison frigorifique parcouru par le fluide frigorigène.
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L’installateur doit lui-même poser cette liaison et doit avoir une habilitation spéciale pour cela.
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L’installation peut-être plus coûteuse, et la maintenance plus contraignante en raison de ce circuit.
Quels sont les facteurs pouvant influencer le bon fonctionnement d'une pompe à chaleur ?
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