Schéma d’une pompe à chaleur

Circuit thermodynamique, fluide frigorigène, émetteurs, ballon tampon, compresseur, échangeur thermique, détendeur, etc… tous ces éléments, et quelques autres, composent votre pompe à chaleur. Mais comment sont-ils reliés entre eux ? Et comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur

La pompe à chaleur va littéralement pomper l’énergie de son environnement pour la redistribuer dans le circuit de chauffage de votre habitation pour la chauffer en hiver, éventuellement la rafraichir en été et produire l’eau chaude sanitaire (ECS).

Toutes les PAC fonctionnent sur ce même principe d’un circuit thermodynamique qui génère plus d’énergie que le système n’en consomme pour fonctionner. C’est ce qui fait de la pompe à chaleur un mode de chauffage économique et écologique.

Les différents types de pompe à chaleur et leur fonctionnement

Si le circuit thermodynamique reste identique, les PAC différent selon la source d’énergie et sa redistribution dans votre logement.

La source d’énergie de la PAC peut être l’air, la terre ou l’eau :

• La PAC aérothermique pompe l’énergie thermique dans l’air ;
• La PAC géothermique pompe l’énergie thermique dans le sol ;
• La PAC hydrothermique pompe l’énergie thermique dans l’eau (nappe phréatique ou eau d’une rivière).

La PAC peut redistribuer l’énergie sous forme d’air chaud (PAC air-air ou sol-air) ou alimenter en eau chaude un plancher chauffant, des radiateurs ou des ventilo-convecteurs (PAC air-eau, sol-eau ou eau-eau).

Le schéma de fonctionnement d’une pompe à chaleur

Le circuit thermodynamique d’une pompe à chaleur produit de la chaleur ou du froid par transfert d’énergie grâce au fluide frigorigène qui va successivement passer de l’état liquide à l’état gazeux pour revenir à l’état liquide et ainsi de suite…

Schéma du circuit thermodynamique d’une pompe à chaleur  © M-Habitat.fr

Le cycle thermodynamique d’une PAC :

1. Un capteur extérieur ou évaporateur récupère les calories de l’air, du sol ou de l’eau grâce au fluide frigorigène. Le transfert de calories se fait par différence entre la température de l’air, du sol ou de l’eau et la température du fluide frigorigène.
2. En se réchauffant, la pression augmente et le fluide devient gazeux.
3. Puis il passe dans le compresseur qui en le comprimant augmente la pression et la température (haute pression et haute température).
4. Il passe ensuite dans le condenseur ou échangeur thermique qui transfère la chaleur du gaz frigorigène au circuit de chauffage du logement.
5. En perdant de la chaleur, le gaz redevient peu à peu liquide.
6. Dans le détendeur, la pression baisse et il retrouve totalement son état initial liquide.
7. Le fluide peut alors, à nouveau, capter les calories de l’air, du sol ou de l’eau, s’évaporer pour devenir gazeux, gagner en pression et en température dans le compresseur, transférer sa chaleur au circuit de chauffage dans le condenseur et redevenir liquide dans le détendeur….

Le fluide frigorigène dans une PAC

C’est la faculté du fluide frigorigène à absorber puis à restituer la chaleur, en changeant d’état, qui permet à la pompe à chaleur de fonctionner.

Mais en cas de fuite ou en fin de vie de la pompe à chaleur, ces fluides ont un impact environnemental non négligeable (pollution, destruction de la couche d’ozone, réchauffement climatique). Les fluides de la famille des CFC (chlorofluorocarbures) et des HCFC (hydrochlorofluorocarbures) ont été interdits car leur PRG (Potentiel de réchauffement global) est trop élevé.

Le PRG ou GWP (Global Warming Potential) permet de mesurer l’impact des gaz à effet de serre sur le climat.

Les HFC (hydrofluorocarbures), moins nocifs, sont autorisés. 

Bon à savoir : Lorsqu’une pompe à chaleur arrive en fin de vie, le fluide frigorigène ne doit en aucun cas être rejeté dans la nature. Il doit être récupéré et traité par un professionnel habilité à recycler ce type de fluide.