Fonctionnement d'une pompe à chaleur
Le principe :
Les pompes à chaleur sont des systèmes capables de capter les calories présentes dans le milieu extérieur froid (eau souterraine, sol, air) et de les acheminer à l'intérieur d'un logement afin de le chauffer. Elles ne nécessitent ainsi aucun combustible pour chauffer, seulement un peu d'électricité pour faire tourner la pompe.
Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est le même qu'un réfrigérateur, mais à l'envers. D'ailleurs, il existe des pompes à chaleur réversibles qui chauffent la maison en hiver et la rafraîchissent en été. Elles peuvent ainsi faire baisser la température de 3 à 4°c maximum : il s'agit donc de rafraîchir une maison et non de la climatiser.
Ce système repose sur l'utilisation de fluides frigorigènes ayant la capacité de se vaporiser et de se condenser. On a souvent utilisé le fluide nommé R22, qui constitue un puissant gaz détruisant la couche d'ozone. Il est aujourd'hui progressivement remplacé par des fluides plus respectueux de l'environnement, comme les HFC.
Schéma de fonctionnement :
La chaleur prélevée dans le sol, l'air ou l'eau est transférée au fluide frigorigène par l'évaporateur. Ensuite, le compresseur fait augmenter la température du fluide et le fait passer à un état gazeux. Ce fluide gazeux cède sa chaleur à celui du circuit de chauffage (fluide frigorigène ou eau) par le biais du condenseur qui lui redonne son état liquide. En passant dans le détendeur, la pression comme la température du fluide vont diminuer, avant qu'il soit réinjecté dans le circuit extérieur.
Comme la pompe à chaleur peut chauffer l'eau du système de chauffage, elle peut également servir pour la production d'eau chaude sanitaire. Cependant, cela n'est souvent possible qu'en période de chauffage de la maison, c'est-à-dire en hiver. Le reste du temps, le ballon d'eau chaude doit être doté d'une résistance électrique qui prendra le relais. Certains modèles de pompe à chaleur permettent toutefois de fournir de l'eau chaude sanitaire même en dehors des périodes de chauffage.
Le cœfficient opérationnel de performance (COP) :
La pompe à chaleur utilise de l'électricité, notamment pour faire fonctionner le compresseur et la pompe qui fait circuler le fluide dans le circuit. C'est le rapport entre l'énergie thermique offerte par la PAC et l'électricité qu'elle consomme pour fonctionner qui détermine son cœfficient opérationnel de performance (COP). Le COP est de 4 lorsque 1 kW d'électricité nécessaire pour faire fonctionner la pompe à chaleur permet de produire 4 kW de chaleur. Les pompes à chaleur ont pour la plupart un COP situé entre 2 et 4. Pour un investissement durable dans le temps, le prix de l'électricité devant augmenter, il est souhaitable que le COP d'une pompe à chaleur achetée aujourd'hui soit supérieur à 3.
Ces données sont fournies par les constructeurs de pompe à chaleur et exigent qu'on y porte une attention toute particulière au moment du choix du matériel. Toutefois, le COP est calculé pour une température donnée. Il peut donc diminuer en fonction des conditions thermiques, lorsque la température du milieu où la PAC est utilisée est inférieure à celle de référence du test.
Liens internet :
Calcul simplifié des déperditions thermiques
Vous trouverez ici une méthode simple pour le calcul de la puissance neccessaire par m3 pour votre logement. Dans la pratique on installe entre 25 W/m3 (appartement entouré de voisins chauffés) à plus de 60 W/m3 pour un atelier à verrière mal isolée, le chiffre moyen est de 40 W/m3.
1. Localisez votre zone climatique en France.
2. Définissez le nombre de watt par mètre cube neccessaire pour votre habitation.
3. Pour chaque pièce mesurez son volume en mètres cube.
4. Multipliez le volume (m3) par le nombre retenu (watt/m3) pour obtenir pour chaque pièce le nombre de watt neccessaires.
5. Appliquez un coefficient multiplicateur :