Les calories présentent dans l’air, le sol et l’eau souterraine sont autant de sources d’énergie gratuites, renouvelables et totalement naturelles que se chargent d’exploiter les pompes à chaleur. L’énergie collectée permet ainsi de chauffer un logement de manière efficace, tout en réduisant vos factures énergétiques.
ABC Travaux vous invite donc dans cet article à découvrir comment fonctionne une pompe à chaleur.
Le fonctionnement des pompes à chaleur aérothermiques
Il existe deux types de pompe à chaleur aérothermique, la PAC air-eau et la PAC air-air. Sur le papier, le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur est simple : puiser les calories dans l’air pour les restituer à l’intérieur de l’habitation via son système de chauffage. Un dispositif qui permet d’améliorer pour beaucoup votre confort de chauffe et réaliser des économies d’énergie.
Fonctionnement de la PAC air-eau
Une pompe à chaleur air-eau, capte les calories présentent dans l’air et les restitue au circuit d’eau du système de chauffage.
La majorité des PAC air-eau cessent automatiquement de fonctionner lorsque la température descend en dessous de -5°C. Il existe toutefois des équipements plus performants qui continuent de fonctionner jusqu’à -25°C et peuvent être utilisés comme chauffage principal de la maison.
On choisit donc sa pompe à chaleur air-eau en fonction du climat de son lieu d’habitation.
La transformation des calories de l’air en chaleur
Ce type de pompe à chaleur aérothermique transmet les calories de l’air à l’eau grâce à un fluide frigorigène.
- À l’état liquide, le fluide récupère les calories ce qui augmente sa température et le transforme en gaz.
- Une fois évaporé, le gaz est aspiré par un compresseur qui le place sous haute pression.
- La vapeur haute pression transmet la chaleur à l’eau de chauffage et le fluide reprend sa forme liquide.
- Le détendeur fait chuter la pression du fluide frigorigène.
- Le cycle reprend depuis le début en circuit continu.
Le fonctionnement de la pompe à chaleur air-air
Là encore, la pompe à chaleur air-air utilise les calories contenues dans l’air, qu’il retransmet cette fois à l’air ambiant.
Une unité placée à l’extérieur de l’habitation capte l’énergie contenue dans l’air pour la transmettre à l’unité intérieure de la PAC air-air. Là encore, le fluide frigorigène passe de la forme liquide à la forme gazeuse haute pression et circule à travers le circuit de la pompe à chaleur.
La transmission des calories à l’air ambiant
- Sous forme liquide, le fluide frigorigène récupère les calories de l’air extérieur ce qui augmente sa température et le transforme en gaz.
- Le compresseur aspire et compresse ce fluide frigorigène pour qu’il monte en pression.
- La condensation de la vapeur haute pression transmet la chaleur à l’air intérieur grâce à un réseau de conduits aérauliques et à des ventilo-convecteurs.
- Le détendeur fait chuter la pression du fluide pour relancer la phase d’évaporation en circuit continu.
Le fonctionnement des pompes à chaleur géothermiques
Là où les pompes à chaleur aérothermiques captent l’énergie de l’air, les PAC géothermiques elles, récupèrent les calories présentes dans le sol. Ces calories proviennent du soleil et des eaux de pluie et sont naturellement emmagasinées dans les strates terrestres.
Des capteurs souterrains permettent de puiser cette énergie naturelle avant de la transmettre aux pièces de l’habitation par le biais de la pompe à chaleur.
En maison individuelle, ce type de système de chauffage est également appelé « géothermie très basse énergie ».
Transmissions des calories du sol vers le système de chauffage
- Composé d’eau glycolée (afin de résister au gel) un fluide caloporteur circule à travers le réseau de capteurs enfouit dans le sol et se charge des calories de ce dernier avant de les transmettre à la pompe à chaleur.
- Le fluide frigorigène de la PAC prend alors le relais et transmet les calories au circuit d’eau du système de chauffage.
- Pour ce faire, les phases de transformation du fluide frigorigène sont exactement les mêmes que pour la PAC aérothermique.
Les capteurs au sol de la PAC géothermique
Afin de capter l’énergie du sol, il est nécessaire de mener des travaux de forage ou de terrassement afin d’installer les capteurs de la pompe à chaleur. Trois solutions de captage sont ici envisageables :
Le captage horizontal
Des tubes sont enterrés entre 0,60 et 1,20 m de profondeur. Le fluide caloporteur circule à l’intérieur de ces tubes et emmagasine les calories à faible profondeur.
Pour fonctionner, le système doit être installé sur un terrain dont la surface est égale à 1,5 ou 2 fois celle du logement à chauffer.
Le captage vertical
Souvent privilégier en rénovation, le captage vertical évite de détériorer le terrain. Cette solution est aussi la seule envisageable en cas de petit terrain.
Un forage permet d’installer les capteurs entre 80 et 100 m de profondeur.
Le captage sur eau de nappe
Les capteurs sont installés à moins de 100 m de profondeur, à l’intérieur d’un ou plusieurs puits forés, afin d’utiliser la chaleur contenue dans l’eau des nappes.
