Les pompes à chaleur réversibles, comment ça marche ?

Les pompes à chaleur réversibles, comment ça marche ?

Pompe_chaleur_reversible

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

Rédigé par : La Rédaction

La Rédaction
ven 3 Nov 2017
Mises en place ces dernières années par le gouvernement en collaboration avec l’Ademe, les aides financières à la rénovation énergétique ont pour but d’inciter les ménages aux revenus modestes à entreprendre des travaux d’optimisation dans leur logement. Ces aides distribuées…
mer 30 Mai 2018
Alors que les tarifs réglementés du gaz devraient une nouvelle fois augmenter de 2,1% au mois de juin (sur délibération du CRE), le médiateur national de l'énergie a appelé mardi 29 mai 2018 le gouvernement à préciser « rapidement »…
ven 14 Avr 2017
Présent à Bruxelles mardi 11 avril 2017, le ministre de l’Energie algérien, Noureddine Boutarfa, s'est entretenu avec le commissaire européen à l’Action pour le climat et à l’énergie, Miguel Arias Canete, sur les différents moyens d’intensifier et d’approfondir les actions…
mar 18 Mar 2014
A partir de demain jeudi, la centrale thermique du Havre sera à l’arrêt. Avec la douceur des températures, les centrales thermiques françaises fortement sollicitées pendant les pics de consommation,  sont peu ou pas utilisées en ce moment. Mais la centrale…

COMMENTAIRES

  • A ma connaissance le meilleur Cop actuellement sur le marché pour les pompes à chaleur air/air et air/eau est obtenu avec la Daikin Altherma 3 dont le Cop est de 5,4.

    Cà vaut en effet la peine de viser le meilleur Cop possible compte tenu des économies réalisées, même si lorsque les températures descendent à moins 25°C le Cop descend évidemment au plus bas, mais ces températures sont très rares en France.

    En air-eau c’est très utile de mettre un système de filtre à aimant qui ne coûte qu’une centaine d’euros, tels que par exemple Rbm Safe Cleaner, très facile à nettoyer une fois par an, car les particules de métal etc du réseau sont redoutables au fil du temps pour les pompes à chaleur air-eau et çà peut coûter cher quand ce type de panne arrive :

    http://www.rbm.eu/en/index.php?option=com_yakapaper&view=search&type=fulltext&Itemid=368&searchText1=safe+cleaner&filterCatalog%5B%5D=32&filterCatalog%5B%5D=39&filterCatalog%5B%5D=38&filterCatalog%5B%5D=9&filterCatalog%5B%5D=16&filterCatalog%5B%5D=23

    Souvent un ballon tampon n’est pas non plus inutile mais ne sont pas proposés car çà ajoute au coût. Pour autant faire marcher une Pac air-eau avec un volume d’eau de réseau parfois réduit selon la taille du réseau de chauffage n’est pas pertinent compte tenu du temps de la phase de compression du ou des compresseurs (les Pac haute température notamment chez Daikin ont double compresseurs avec 2 gaz différents).

    Enfin même si c’est plus coûteux d’y associer du solaire hybride (recto production électrique + verso production thermique), le solaire permet environ 70% de l’année la production intégrale d’eau chaude en plus d’une part électrique plus que conséquente (exemple de solaire hybride : Dualsun pour les panneaux, Nelskamp pour les tuiles/ardoises hybrides etc)

    L’avantage est donc double :

    – éviter que la Pac se mette en route pour chauffer seulement 100 à 150 litres d’eau généralement maximum (la partie hauts d’un ballon d’eau), et ce 70% du temps, donc diminuer les interventions de contrôle qui peuvent avoir lieu qu’en moyenne tous les 3 ans environ (voire seulement tous les 4 ou 5 ans) selon l’intensité des usages et qui coûtent souvent plus de 200 euros.

    – de même qu’augmenter la durabilité de la Pac

    – en plus de produire une part conséquente d’électricité et environ 70% de l’eau chaude.

    On couple en effet le ballon d’eau chaude avec la Pac et le solaire hybride.

    Enfin en surface plus importante le solaire hybride peut évidemment faire en plus d’environ 70% de l’eau chaude, plus de 50% de la part de chauffage via un réseau au sol ou mural ou simplement des convecteurs solaires qui nécessitent très peu de travaux.

    Dans ce cas on peut opter pour une Pac de puissance et donc de coût réduit.

    Pompes à chaleur et solaire hybride sont donc très complémentaires et peuvent être modulés avec une plus grande part (puissance) de l’un ou de l’autre selon les usages et ensoleillement local.

    Le solaire dure très longtemps (en pratique plus de 30 ans) et en couplage il n’est pas rare de voir des Pac durer plus de 20/25 ans puisqu’elle ne fonctionnent que les quelques mois d’hiver donc environ moitié moins de temps. En plus quand une Pac tombe en panne, on a toujours le solaire pour l’eau chaude et le chauffage au moins en partie car une simple après-midi ensoleillée l’hiver même par grand froid suffit à faire remonter l’eau à environ 40-50°C çà permet d’attendre le dépanneur de la Pac sans geler !

    Répondre
  • La majorité des gens n’y pense pas non plus mais accroître la durabilité d’une pompe à chaleur et réduire sa consommation d’électricité comme d’eau tient à peu de chose et ne coûte que quelques euros pour des centaines d’euros économisés par an et ce très durablement.

    Exemple les réducteurs de débit type “spray” à 1,2 litre par minute sur tous les robinets sans modification du confort, çà prend moins de 30 secondes à visser et c’est standard :

    http://www.savinga.fr/aerateurs-pour-lavabo/25-aerateur-economique-deau-neoperl-spray-12-lmin.html

    .

    Répondre
  • De même que les régulateurs de débit (de préférence avec clapet anti-retour pour éviter le retour d’eau chaude dans le réseau d’eau potable) au départ des flexibles de douche avec 6 litres / minutes pour le confort :

    http://www.savinga.fr/regulateurs-de-debit-pour-douche/39-regulateur-de-debit-pour-douche-ecovand-ecr-60-lmin.html

    (voire moins avec des systèmes “Venturi” mais qui peuvent être eux à l’origine de légionelles dans des systèmes mal pensés)

    Sans oublier de régler la température de consigne de la production d’eau chaude de sa Pac autour de 46°C puisque çà monte en pratique 6 à 8° C plus haut avec l’inertie du ou des compresseurs, et 1° de moins c’est 7% d’économie d’énergie en plus.

    Le maire d’une ville me disait que beaucoup de gens sont en précarité énergétique alors qu’ils n’appliquent pas ces simples règles et gaspillent à tous les niveaux faute d’informations donc je relaie !

    Répondre
  • Une autre façon de prolonger la durée de vie d’une PAC et donc de faire des économies c’est de la protéger avec un cache comme par exemple http://www.cacheclimatisation.com ce qui rpend 10 minutes à installer, réduit le bruit et protége surtout contre le pluie, la grèle, le soleil et autre déjections d’oiseaux etc…

    Répondre

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.