Utilisables en été comme en hiver, les pompes à chaleur réversibles assurent aussi bien le chauffage que le rafraîchissement de votre logement. Fonctionnant à partir d’une ressource renouvelable (air, eau, sol), et très peu énergivores, elles offrent une alternative à la fois économique et écologique intéressante aux systèmes de climatisation généralement très coûteux en énergie. Explications. 

Les principes de base d’une pompe à chaleur

Le principe de la pompe à chaleur (PAC) consiste à transférer de la chaleur d’un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à plus haute température (source chaude). Ce transfert se fait via un fluide frigorigène et nécessite un apport extérieur d’énergie (généralement de l’électricité pour faire fonctionner le compresseur de la PAC).

Dans le cas d’un bâtiment chauffé grâce à une pompe à chaleur, la source froide est le milieu extérieur, où la chaleur peut être prélevée soit dans l’air ambiant, soit dans le terrain où est implanté le bâtiment, soit dans l’eau d’une rivière passant à proximité ou dans l’eau d’un aquifère souterrain. La source chaude est le milieu à chauffer, c’est-à-dire le bâtiment. Le fonctionnement d’une PAC sera d’autant plus efficace que la différence entre la température du milieu où est puisée la chaleur et celle des émetteurs de chaleur du logement est réduite.

Le cycle thermodynamique du fluide frigorigène

D’un point de vue technique, la PAC est constituée d’un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène à l’état liquide ou gazeux selon les organes qu’il traverse. Ces organes sont au nombre de quatre : l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur. Pour commencer, la chaleur prélevée du milieu naturel, source d’énergie renouvelable, appelée source froide donc, est transmise au fluide frigorigène alors à l’état liquide au sein de l’évaporateur. La température de ce fluide augmente, et il se transforme en vapeur.

Le gaz qui en résulte est aspiré par le compresseur puis comprimé sous haute pression. Cette opération a pour effet d’échauffer le gaz qui atteint alors une température de 90°C. Ce gaz à 90°C cède ensuite une partie de sa chaleur au condenseur, qui les restitue à la source chaude (la source où sont injectées les calories), comme un circuit de chauffage par exemple, et voit sa température diminuer de moitié pour atteindre environ 45°C. A ce stade, le gaz se condense et redevient liquide avant d’être envoyé au détenteur qui créé un environnement basse pression. Cette chute de pression provoque une baisse de température du liquide frigorigène (-20°C) qui entre en contact avec la source froide, plus chaude malgré tout que le liquide. Le liquide chauffe alors jusqu’à ébullition, avant d’être aspiré de nouveau par le compresseur.

Des pompes à chaleur réversibles pour le rafraîchissement ?

En inversant ce cycle thermodynamique du fluide frigorigène, la pompe à chaleur peut permettre de puiser des calories dans le logement pour les rejeter à l’extérieur (dans l’air ambiant, dans le sol, ou dans l’eau d’une rivière…). Les PAC munies de ce dispositif sont dites « réversibles » et permettent d’assurer une baisse modérée de la température, de l’ordre de 3 à 4°C de moins qu’à l’extérieur. Il s’agit donc plus d’une fonction de rafraîchissement que d’une véritable fonction de climatisation.

Une grande majorité de pompes à chaleur air-air sont réversibles. Elles assurent non seulement le chauffage mais aussi la climatisation via l’installation d’un split dans chacune des pièces. Le basculement entre les deux modes se fait en fonction de la température de la pièce et des seuils de température que vous aurez fixés. On peut par exemple décider qu’au-dessus de 25°C, la pompe à chaleur air-air souffle de l’air froid et qu’en-dessous de 19°C, elle souffle de l’air chaud. Ce type d’équipement est particulièrement adapté dans les régions ayant un climat doux où les occupants ont souvent recours à la climatisation en été, et où le besoin annuel en chauffage est restreint et donc facile à combler par une pompe à chaleur air-air.

Certains modèles de pompe à chaleur air-eau sont également réversibles. Au lieu de l’eau chaude injectée dans le circuit de chauffage central en hiver, la PAC air-eau réversible sera également capable de produire de l’eau froide. En circulant dans les émetteurs, cette eau froide permettra d’abaisser la température mais de quelques degrés seulement. L’efficacité de ce dispositif est en effet limité puisque l’air n’est pas directement soufflé froid dans la pièce mais doit d’abord se refroidir au contact des radiateurs ou du plancher chauffant “rafraîchissant”.

Les PAC réversibles : une solution économique et écologique

En acquérant une pompe à chaleur réversible, vous avez la possibilité d’utiliser votre équipement tout au long de l’année et d’accéder à davantage de confort sans pour autant investir dans deux appareils différents. Vous aurez pour commencer moins de frais d’installation et de maintenance que l’acquisition de deux installations distinctes, et moins d’encombrement.

Côté rendement, on mesure l’efficacité du procédé grâce à deux indicateurs distincts : le SEER (coefficient saisonnier d’efficacité frigorifique), qui compare la chaleur que la pompe absorbe par rapport à l’énergie électrique qu’elle consomme pour son fonctionnement, et le SCOP (coefficient de performance saisonnier) qui compare la chaleur que la pompe produit par rapport à l’énergie électrique qu’elle consomme pour son fonctionnement. De manière générale, la pompe à chaleur réversible produit entre 2 et 4 Kw pour 1 kW d’électricité consommé, soit une consommation d‘électricité minimale.

Enfin, en utilisant l’énergie présente dans l’air, une ressource naturelle illimitée et renouvelable, la pompe à chaleur air-air rejette trois à quatre fois moins de CO2 qu’une chaudière classique, et contribue à améliorer le bilan carbone et la qualité de l’air intérieur de votre habitation.

Crédits photo : EcoTech Chauffage