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La pompe à chaleur

 

 

Ce système utilise l'énergie gratuite et renouvelable de l'environnement pour alimenter différents émetteurs de chauffage.

 

 La pompe à chaleur (PAC) va puiser des calories dans l'air extérieur (aérothermie), dans le sol (géothermie) ou dans l'eau (nappe, puits) et les transfère à l'intérieur.

 

La chaleur puisée peut alimenter divers émetteurs à l'intérieur du logement :

- pour du chauffage seul : radiateurs à eau, plancher chauffant,

- pour le chauffage et le rafraîchissement : ventilo-convecteurs, plancher chauffant-rafraîchissant,

- pour le chauffage et la climatisation : systèmes à diffusion d'air monobloc / split systèmes / multi-split.

  

 
Les performances

 
En moyenne, pour couvrir 100 % des besoins de chauffage du logement, la PAC consomme environ 30 % d'énergie électrique, les 70 % restants étant puisés dans l'environnement (énergies renouvelables).



Des performances affichées

 

Le COP, coefficient de performance d'une PAC, traduit le rapport entre la quantité de chaleur produite et l'énergie électrique consommée par le compresseur. Ainsi, dans le cas d'un COP de 3 : pour 1 kWh consommé, la PAC produit l'équivalent de 3 kWh de chauffage.

 

 

Le fonctionnement

 

La pompe à chaleur fonctionne sur un principe thermodynamique semblable à celui d'un réfrigérateur. Tout repose sur le changement d'état d'un fluide frigorigène utilisé en circuit fermé :

- son évaporation entraîne une production de froid par absorption de la chaleur,

- sa condensation entraîne le dégagement de la chaleur.
 

1. Evaporation : au contact des calories puisées dans l'environnement, le fluide frigorigène, grâce à son faible point d'ébullition, d'état liquide se transforme en vapeur.

2. Compression : cette vapeur est portée à haute pression.

3. Condensation : la vapeur va transmettre sa chaleur au circuit de chauffage. Le fluide frigorigène, toujours comprimé, redevient liquide.

4. Détente : la pression du fluide frigorigène est réduite. Le fluide est prêt à une nouvelle absorption des calories de l'environnement.

5. Réversibilité : le cycle peut être inversé dans le cas d'une pompe à chaleur réversible ; celle-ci peut donc également rafraîchir un logement en été, en absorbant les calories de la pièce et en les évacuant à l'extérieur.


 
 

Les différentes techniques

 

Une variété de solutions existe en fonction du type de captage des calories.


• PAC air/eau

Chaleur restituée dans le circuit d'eau chaude de l'installation de chauffage par radiateurs à eau, plancher chauffant ou plancher chauffant-rafraîchissant, ventilo-convecteurs (pour une PAC réversible).

 
Avantages:
- gain de place au niveau du captage des calories
- systèmes les moins coûteux


Contraintes :

- impact important de la température extérieure sur la performance de la pompe à chaleur

- veillez à une bonne isolation acoustique de l'unité extérieure
 

EAU
Les calories sont captées dans une nappe phréatique, une réserve d'eau... Il existe un seul type de PAC :

• PAC eau/eau
La chaleur ou la fraîcheur est restituée par plancher chauffant ou plancher chauffant-rafraîchissant :

 
Avantages:

Le captage sur nappe phréatique offre une performance énergétique importante (température constante et élevée toute l'année entre 8 et 12°C).

Contraintes :

Il est plus coûteux (forage + rejet de l'eau sur laquelle on a puisé les calories, dans un plan d'eau, ou double forage pour réinjecter l'eau puisée dans la nappe). Cette solution peut également être assujettie à une taxe sur décision de la mairie. Attention : l'exploitation des eaux est soumise à une réglementation spécifique ( DRIRE ).

 

SOL
Les calories sont captées dans le sol à l'aide de deux types de capteurs :

• capteur horizontal


Avantages :
- systèmes moins coûteux que les capteurs verticaux
Contraintes :

- nécessité d'une surface de terrain importante pour le capteur : 1,5 à 2 fois la surface habitable

- interdiction de planter des arbres dans le terrain occupé par le réseau de capteur (se trouver à plus de 2 m des arbres)

- sol meuble préférable à un sol rocheux


• capteur vertical

 
Avantages :
- systèmes plus performants que les capteurs horizontaux
- apport de 10 W par mètre linéique
Contraintes :
- coût du forage,
- réglementation sur la protection des sous-sols
 
 

Les trois types de pompe à chaleur

  
- PAC sol/eau : uniquement avec capteur enterré horizontal, restitution de la chaleur ou de la fraîcheur par plancher chauffant ou plancher chauffant-rafraîchissant. Le fluide frigorigène circule dans le réseau de capteur et de l'eau circule dans les émetteurs de chauffage.

- PAC sol/sol (système à détente directe) : uniquement avec capteur enterré horizontal, restitution de la chaleur ou de la fraîcheur par plancher chauffant. Le fluide frigorigène circule directement dans le réseau de capteur et dans le plancher.

- PAC eau glycolée/eau : avec capteur horizontal ou vertical, restitution de la chaleur ou de la fraîcheur par plancher chauffant ou plancher chauffant-rafraîchissant. De l'eau additionnée d'antigel circule dans les capteurs et de l'eau circule dans les émetteurs de chauffage. Le fluide frigorigène reste confiné dans la PAC.

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