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.

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.

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.

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).

• 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 :

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

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

• systèmes moins coûteux que les capteurs verticaux

• 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

• systèmes plus performants que les capteurs horizontaux
• apport de 10 W par mètre linéique

• coût du forage,
• réglementation sur la protection des sous-sols

• 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.