De plus en plus présente dans les foyers français lors des travaux de rénovation énergétique, la pompe à chaleur air-eau est la star des modes de chauffage écologique. Cette solution de chauffage permet à la fois de répondre aux besoins en chauffage tout en assurant la production d’eau chaude sanitaire voire même de climatisation. Pour cela, elle est dotée d’une technologie qui lui permet de s’adapter à plusieurs systèmes de chauffage. Unité extérieure, unité intérieure, fluide frigorigène, capteur… La pompe à chaleur est un équipement de chauffage central qui se compose de nombreux éléments.
Indispensables pour un bon fonctionnement en hiver comme en été, ces composants occupent un rôle primordial dans la production de chaleur. Qu’il s’agisse d’une pompe à chaleur air-eau, air-air, hybride ou géothermique, les éléments de composition de la PAC sont souvent les mêmes. Avec ses deux unités, l’une extérieure et l’autre intérieure, la pompe à chaleur permet de transformer les calories contenues dans l’air et dans la terre en chaleur. Mais ce fonctionnement est rendu possible grâce à l’alliance de plusieurs pièces avec leur rôle dédié.
Pour comprendre le fonctionnement d’une pompe à chaleur, il faut comprendre le rôle de chaque élément. C’est aussi un excellent moyen d’intervenir en cas de panne sur votre pompe à chaleur air-eau. Vous saurez ainsi comment marchent les éléments pour les manipuler ou expliquer la panne à un professionnel chauffagiste. Alors, zoom sur les différents éléments de la pompe à chaleur !
Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau ?
Avant de détailler les éléments qui composent une PAC, il est important d’en comprendre le fonctionnement. Une pompe à chaleur est conçue pour ne consommer aucune énergie autre que l’électricité. C’est d’ailleurs pour cela qu’on l’appelle à tort : pompe à chaleur électrique. Cette faible consommation d’énergie est une excellente alternative aux systèmes de chauffage polluants comme la chaudière au fioul ou au gaz. Grâce au courant électrique qui l’alimente, la pompe à chaleur capte des calories présentes à l’extérieur pour les transformer en chaleur.
Cette chaleur est ensuite concentrée, augmentée et véhiculée dans le système de chauffage. Selon le type de pompe à chaleur que vous installez, vous pouvez bénéficier du chauffage et de la climatisation, ou du chauffage et de l’eau chaude sanitaire, voire les trois en même temps. Vous pouvez également opter pour une installation de pompe à chaleur en relève de chaudière.
Pompe à chaleur et économies d’énergie
Alimentée en électricité pour fonctionner, la pompe à chaleur consomme de l’énergie pour fonctionner, chauffer la maison ou la refroidir, et produire de l’eau chaude sanitaire. Se pose alors la question du coefficient de performance ou COP. Celui-ci donne le ratio entre la quantité d’énergie consommée pour la quantité de chaleur produite. Voici les COP des différents types de pompe à chaleur :
- PAC air-air : entre 2 et 3
- PAC air-eau : entre 3 et 4
- PAC géothermique ou en géothermie : entre 3 et 5
Installer une pompe à chaleur air-eau, en la couplant à des radiateurs basse température, est donc un excellent moyen de réduire votre consommation d’énergie et vos factures.
Des aides pour installer une pompe à chaleur
Pour permettre au plus grand nombre de profiter des bienfaits de ce système de chauffage, des aides financières existent pour réduire les coûts d’installation. Parmi ces aides, on trouve notamment :
- Le Coup de Pouce Chauffage
- MaPrimeRénov’
- L’éco-prêt à taux zéro
- La TVA à taux réduit
- Le chèque énergie
Quelle est la composition d’une pompe à chaleur air-eau?
Une pompe à chaleur air-eau se compose de plusieurs éléments qui permettent de transformer les calories extérieures en chaleur. C’est là que les 2 unités jouent leur rôle :
- L’unité extérieure capte les calories contenues dans l’air ou dans la terre grâce à des capteurs.
- L’unité intérieure condense la chaleur pour ensuite la répartir dans le circuit de chauffage.
Selon le fonctionnement de la pompe, aérothermique ou géothermique, les éléments sont sensiblement les mêmes. Seuls les capteurs et les sondes vont changer. L’installation de la pompe à chaleur et sa mise en service demandent une connaissance de ces 2 éléments pour respecter les principes de fonctionnement.
Composition d’une pompe à chaleur
Parmi les pompes à chaleur, on compte différents fonctionnements :
- La pompe à chaleur air-eau pour la production de chauffage et d’eau chaude sanitaire.
- La pompe à chaleur air-air pour la production de chauffage et de climatisation.
- La pompe à chaleur hybride pour la production de chauffage et d’eau chaude sanitaire.
- La pompe à chaleur en géothermie ou géothermique qui puise les calories sous terre pour la production de chaleur et d’eau chaude.
- La pompe à chaleur eau-eau qui puise les calories dans une nappe phréatique pour produire du chauffage et de l’eau chaude sanitaire.
La pompe à chaleur est composée de 3 blocs distincts :
- Le circuit primaire qui correspond à l’unité extérieure qui capte et concentre les calories présentes à l’extérieur.
- Le cœur de la pompe à chaleur qui va se charger d’augmenter la température du fluide à partir des calories contenues et d’une pression supplémentaire.
- Le circuit secondaire qui conduit la chaleur à partir du cœur de la PAC jusqu’au circuit de chauffage, pour ensuite la diffuser via une ventilation, un radiateur basse température ou un plancher chauffant.
A quoi servent les composants de la pompe à chaleur air-eau ?
Chaque élément de la pompe à chaleur fonctionne de manière distincte. Si tous les éléments sont liés pour permettre à la PAC de fonctionner de manière optimale et pérenne, chacun a un rôle bien défini. Les PAC sont composées des éléments suivants :
- Les capteurs
- Le fluide frigorigène
- L’évaporateur
- Le condenseur
- Le réducteur de pression
- Le compresseur
Les capteurs
Présents dans les pompes à chaleur aérothermiques et géothermiques, les capteurs, comme leur nom l’indique, captent la chaleur. Plus exactement, ils captent les calories présentes dans l’air ou dans la terre. Dans ce cas, il existe deux types de capteurs :
- Les capteurs verticaux : ces sondes géothermiques sont composées d’un seul circuit vertical pouvant être enfoui entre 3 et 8 mètres.
- Les capteurs horizontaux : ils sont placés entre 6 et 12 mètres de profondeur et forment plusieurs boucles de circuit, parfois 2 fois plus grands que le bâtiment à chauffer. Sur cette surface, seuls du gazon et des plantes aux racines peu profondes peuvent être plantés.
Le fluide frigorigène
C’est grâce au fluide frigorigène que la chaleur captée à l’extérieur peut être véhiculée à l’intérieur. Il est capable d’absorber et de restituer la température en changeant d’état, liquide ou gazeux. Ce fluide est composé d’éléments chimiques qui réagissent aux variations de température. Il existe donc plusieurs variantes : les CFC, les HCFC, les HFC… Ces acronymes désignent le chlore, le fluor, le carbone ou l’hydrogène.
Bon à savoir : le fluide frigorigène est-il dangereux pour l’environnement ?
Étant donnée la composition chimique des fluides calorigènes, la question se pose quant à leur nocivité pour l’environnement. Les fluides les plus dangereux sont désormais interdits, il s’agit des CFC (chlorofluorocarbures) et des HCFC (hydrochlorofluorocarbures) qui contiennent du chlore, nocif pour la couche d’ozone. Les fluides utilisés aujourd’hui sont les HFC (hydrofluorocarbures) et c’est donc ceux-ci qu’il vous faut utiliser lors du remplacement du fluide tous les 5 ans.
L’évaporateur
L’évaporateur est un échangeur thermique qui récupère les calories captées dans l’air ou dans la terre. En le traversant, le fluide frigorigène est froid et à l’état liquide. Au contact de l’évaporateur, le fluide récupère les calories en changeant d’état et en devenant gazeux. C’est le principe de l’évaporation.
Le compresseur
Il a pour rôle d’aspirer le fluide frigorigène à l’état gazeux au cours de son évaporation et en augmente la pression en le comprimant pour élever sa température. Le gaz chaud est alors dirigé vers le condenseur. Dans le cas d’une climatisation pour une pompe à chaleur air-air, le compresseur permet le rafraîchissement de l’air.
Le condenseur
C’est le second échangeur thermique de la pompe à chaleur. Il a pour fonction de restituer les calories puisées. Dans le condenseur, le gaz chaud sorti du compresseur et le réseau de chauffage refroidit. Pendant cette phase, le gaz va transférer les calories qu’il contient au fluide. Ce fluide devient chaud et circule jusqu’aux diffuseurs de chaleur. Le gaz, quant à lui, refroidit et retourne à l’état liquide : c’est la condensation.
Le détendeur
Cette dernière pièce a pour fonction de faire baisser encore la pression du fluide frigorigène. En diminuant la pression, le fluide refroidit davantage et, à sa sortie du détendeur, sa température est encore inférieure à la température de la source de chaleur (air ou terre). Il est donc prêt à capter une nouvelle fois les calories.
Les autres éléments de la pompe à chaleur
Si l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur sont les éléments qui fondent la technologie de la pompe à chaleur, il existe de nombreux autres composants qui permettent son fonctionnement. On trouve ainsi également les pièces suivantes au sein d’une PAC :
- Les filtres déshydrateurs retiennent l’eau qui s’échappe de l’évaporation et de la condensation. Cela permet d’éviter les pertes thermiques.
- Les outils de régulation, comme le thermostat, permettent d’adapter la production de chaleur au climat et aux températures extérieures. C’est aussi un moyen supplémentaire de faire des économies d’énergie.
Pour permettre une utilisation pérenne et optimale de la pompe à chaleur et de ses éléments, il est primordial de la faire entretenir au moins une fois tous les 2 ans par des experts.