La pompe à chaleur est une solution de chauffage de plus en plus populaire au sein des ménages belges. Peu énergivore, elle constitue une alternative efficace à la chaudière traditionnelle. Mais comment fonctionne réellement cette solution écoénergétique ? Les experts de Heat Me vont vous faire découvrir dans cet article ce qu’est une pompe à chaleur et son fonctionnement !
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur est un dispositif qui extrait l’énergie de l’environnement, c’est-à-dire l’air et l’eau, et la transforme en chaleur ou en air frais pour votre maison. La pompe à chaleur permet de produire jusqu’à 75% de la chaleur dont vous avez besoin, les 25% restants provenant de l’électricité ou du gaz naturel.
L’avantage principal d’une PAC est qu’elle peut transférer davantage de chaleur qu’elle n’en consomme d’énergie électrique, ce qui en fait une solution économe en énergie pour le chauffage ou le refroidissement des bâtiments. Elle peut fonctionner avec différentes sources de chaleur, telles que l’air, l’eau ou le sol, ce qui lui confère une grande flexibilité d’utilisation.
Les pompes à chaleur sont considérées comme des systèmes de chauffage et de climatisation efficaces et respectueux de l’environnement, car elles utilisent une source d’énergie renouvelable (la chaleur présente dans l’environnement) plutôt que de brûler des combustibles fossiles.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur: 4 étapes
Très appréciées par la population, les pompes à chaleur sont un élément clé au sein des habitations actuelles. Cependant, leur fonctionnement est un mystère pour beaucoup. Voyons donc ensemble les étapes qui sont essentielles au cycle de fonctionnement de la pompe à chaleur.
Etape 1: L’évaporation
La première étape est l’évaporation. Au cours de cette phase, la pompe à chaleur puise la chaleur de l’environnement (air, eau sol). Pour ce faire, elle utilise un fluide frigorigène qui a un point d’ébullition à basse température. Lorsque ce fluide entre en contact avec la chaleur de l’environnement, il passe de l’état liquide à l’état gazeux, autrement dit il s’évapore. Il s’agit de cette évaporation qui capte l’énergie thermique de l’environnement pour ensuite, l’utiliser pour chauffer votre habitation.
Etape 2 : La compression
Le compresseur, alimenté par un moteur électrique, aspire et compresse le fluide frigorigène gazeux. On se situe donc dans la deuxième étape qui se nomme « cycle de compression ». Pour cela, la vapeur produite est compressée jusqu’à ce qu’elle atteindre une température supérieure à celle de l’air ou de l’eau utilisée pour chauffer l’habitation. Le gaz chaud et pressurisé est alors prêt à passer à l’étape suivante.
Etape 3 : La condensation
Au cours de la troisième étape, la vapeur compressée arrive dans un condenseur où il libère sa chaleur. C’est à ce moment-là que le gaz se refroidit et se condense. Il retourne donc à l’état liquide. La chaleur libérée est utilisée pour chauffer l’eau de votre système de chauffage qui va ensuite être distribuée dans toute la maison.
Etape 4 : La détente
Enfin, la dernière étape du fonctionnement de la pompe à chaleur est la détente. Le fluide frigorigène, ayant cédé toute sa chaleur, est refroidi une fois de plus. Par conséquent, il revient à l’état liquide. Le rôle du détenteur est de réduire la pression du fluide pour permettre le redémarrage du cycle.
Le rendement d’une pompe à chaleur
Il existe plusieurs mesures pour connaître le rendement d’une pompe à chaleur, c’est ce que nous allons voir ci-dessous.
Coefficient de performance (COP)
Le Coefficient of Performance ou coefficient de performance (COP) mesure l’efficacité d’une pompe à chaleur quand cet appareil est en mode chauffage. Il exprime le rapport entre la chaleur générée et l’électricité utilisée. Par exemple, un COP de 3 signifie que pour chaque kWh d’électricité utilisé, la PAC génère 3 kWh de chaleur. Un COP élevé indique une performance supérieure.
Coefficient de performance saisonnier (SCOP)
Le COP ne fournit qu’une mesure ponctuelle du rendement d’une PAC, il ne prend pas en compte les variations de température au cours de la journée. C’est pourquoi il est plus intéressant de vérifier le Seasonal Coefficient of Performance ou coefficient de performance saisonnier (SCOP). Cette mesure tient compte des changements de température extérieure.
Taux de rendement énergétique (EER)
Lorsqu’un pompe à chaleur est utilisé en mode climatisation, les indicateurs COP et SCOP ne sont pas utilisés pour déterminer son rendement, mais plutôt l’Energy Efficiency Ratio ou le taux de rendement énergétique (EER). Cet indicateur nous montre combien de froid la pompe produit avec une certaine quantité d’électricité qu’elle utilise, et ce, dans de conditions spécifiques. Un EER plus élevé est synonyme de meilleure performance.
Rendement de rafraîchissement saisonnier (SEER)
À la différence de l’EER, qui tient compte de l’efficacité dans des conditions précises, le Seasonal Energy Efficiency Ratio ou rendement de rafraîchissement saisonnier examine également les variations de température et d’humidité durant tout la durée d’une saison de refroidissement typique.
Les facteurs qui affectent le rendement d’une pompe à chaleur
Il existe de nombreux éléments pouvant affecter le rendement d’une PAC. Retrouvez ci-dessous une liste des facteurs principaux.
La température extérieure
Plus il fait froid à l’extérieur, plus la pompe à chaleur est sollicitée pour extraire la chaleur de l’air, du sol et de l’eau. Cela peut diminuer son efficacité.
La qualité de l’isolation
Un logement dont les travaux d’isolation ont été effectués correctement subira des pertes de chaleur minimes par rapport à une maison pas bien isolée. Une meilleure isolation permet d’optimiser le rendement d’une pompe à chaleur.
Type de pompe à chaleur
Les PAC air-air, air-eau ou géothermiques disposent de leur propre technologie et fonctionnent différemment. Ils n’ont donc pas le même rendement.
Dimensionnement et installation
Un fonctionnement optimal d’une PAC dépend aussi de la manière dont l’appareil a dimensionné et installé. Si cela a été mal fait, une surconsommation d’énergie s’ensuivra.
Entretien et maintenance
En entretenant régulièrement une pompe à chaleur, cela permet de maintenir un bon rendement.
Température de sortie de l’eau ou de l’air
Plus la température de l’eau ou de l’air diffusé par le chauffage est faible, plus son rendement s’améliore. Illustration : un chauffage basse température fonctionnant avec un plancher chauffant est plus efficace qu’avec des radiateurs haute température.
Qualité du fluide frigorigène
Un fluide de qualité, associé à une maintenance régulière, contribue à un échange thermique amélioré et à une meilleure performance énergétique globale.
Un projet de pompe à chaleur?
Quels sont les différents types de pompes à chaleur (PAC) ?
Il existe plusieurs types de pompe à chaleur, chacune comportant ses propres caractéristiques. À vous de choisir le modèle qui correspond à vos besoins !
La pompe à chaleur aérothermique
Il s’agit du modèle le plus courant. La pompe à chaleur aérothermique extrait l’énergie de l’air extérieur pour chauffer ou refroidir votre maison. Ce type de pompe à chaleur se décline en deux modèles principaux : air-air et air-eau.
La pompe à chaleur air-air
La pompe à chaleur air-air utilise l’air comme source d’énergie et de distribution. Elle est généralement utilisée dans les maisons avec un chauffage électrique existant qui sert de complément pendant la période hivernale. Ce type de pompe à chaleur est particulièrement efficace pour fournir un chauffage rapide et uniforme dans toute la maison.
La pompe à chaleur air-eau
La pompe à chaleur air-eau utilise l’air comme source d’énergie, mais elle distribue la chaleur via un système d’eau (radiateurs, plancher chauffant). Les ménages utilisent souvent ce type de pompe pour remplacer les chaudières à gaz, au fioul ou au bois. Elle est particulièrement adaptée aux maisons qui nécessitent à la fois un chauffage et un refroidissement efficaces.
La pompe à chaleur géothermique
Ce système de pompe à chaleur, aussi appelé pompe à chaleur sol-eau ou sol-air, extrait l’énergie du sol pour chauffer ou refroidir votre. Elle nécessite un terrain approprié pour installer le réseau de capteurs d’énergie. La pompe à chaleur géothermique est particulièrement adaptée aux maisons individuelles. De plus, à l’aide de sa température relativement constante, elle est aussi efficace dans des climats rigoureux.
La pompe à chaleur hydrothermique
Aussi connue sous le nom de pompe à chaleur eau-eau, la pompe hydrothermique fonctionne de la même manière que la pompe à chaleur géothermique. La seule différence ? Elle extrait l’énergie d’une source d’eau comme la nappe phréatique, le lac ou le cours d’eau. À noter que ce type d’installation est plus complexe et nécessite une autorisation administrative.
La pompe à chaleur hybride : une combinaison optimale pour une efficacité maximale
La pompe à chaleur hybride est une solution innovante qui combine les avantages de deux systèmes de chauffage : la pompe à chaleur et la chaudière. Cette combinaison permet d’optimiser l’utilisation de l’énergie en fonction des conditions extérieures et des prix de l’énergie.
La pompe à chaleur hybride est équipée d’un régulateur intelligent qui analyse en continu les conditions extérieures, les performances de l’appareil et le prix de l’énergie. En fonction de ces paramètres, le régulateur décide de faire fonctionner la pompe à chaleur, la chaudière ou les deux en même temps. Cette gestion intelligente de l’énergie permet d’optimiser la consommation d’énergie et de réaliser des économies.
La pompe à chaleur peut-elle aussi refroidir ?
Contrairement aux autres systèmes de chauffage, les pompes à chaleur réversibles offrent une double fonctionnalité : chauffer en hiver et refroidir en été. Pour cela, le cycle thermodynamique de l’appareil s’inverse, capturant la chaleur de l’intérieur pour la transférer vers l’extérieur (air, sol ou eau). Le refroidissement est souvent diffusé par un plancher chauffant, avec une gestion de l’humidité pour prévenir la condensation.
On distingue deux types de refroidissement :
Refroidissement actif : Utilise l’énergie du compresseur en mode inversé pour un refroidissement plus puissant (pompes à chaleur air/eau).
Refroidissement passif : Plus économique (seule la pompe de circulation fonctionne), disponible avec les pompes à chaleur glycol/eau et eau/eau.
C’est quoi l’exploitation monovalente et bivalente d’une pompe à chaleur ?
Les pompes à chaleur fonctionnent selon deux modes : monovalent et bivalent. Le choix est dicté principalement par les caractéristiques structurelles du bâtiment.
Fonctionnement monovalent
La pompe à chaleur assure seule le chauffage. L’efficacité optimale est atteinte dans les bâtiments bien isolés avec de basses températures de départ, permettant également la production d’eau chaude sanitaire.
Fonctionnement bivalent
La pompe à chaleur est associée à un autre système de chauffage (fioul, gaz, bois, etc.), idéal pour les bâtiments anciens peu optimisés et nécessitant des températures de départ élevées. Une combinaison avec un système solaire thermique pour l’eau chaude et l’appoint chauffage est aussi envisageable.
Pourquoi opter pour une pompe à chaleur ?
En termes d’énergie renouvelable, de confort d’utilisation ou même de polyvalence, la pompe à chaleur comporte de nombreux avantages. Et oui, la pompe à chaleur fournit une source d’énergie propre en exploitant l’énergie présente dans l’environnement. Elle permet ainsi de chauffer votre habitation. Un autre atout de la pompe à chaleur est qu’elle contribue à réduire votre empreinte carbone tout en vous offrant un confort de chauffage optimale. De ce fait, cette technologie est respectueuse de l’environnement.
Facile à utiliser, la pompe à chaleur est également un système de contrôle moderne qui permet de régler précisément la température de votre maison. De plus, elle vous fait bénéficier d’une grande polyvalence. En effet, qu’il s’agisse d’une installation dans une nouvelle construction ou d’une mise à jour d’un système de chauffage existant, la pompe à chaleur s’adapte à vos besoins et à la configuration de votre maison.
L’importance d’un entretien régulier
Le bon fonctionnement d’une pompe à chaleur repose en grande partie sur un entretien régulier. Cela comprend notamment le nettoyage des filtres, la vérification du fluide frigorigène et l’inspection des composants électriques. Un entretien annuel par un professionnel est recommandé pour optimiser l’efficacité et prolonger la durée de vie. En complément, vous pouvez nettoyer régulièrement les unités intérieures et extérieures pour prévenir l’accumulation de poussière et garantir un fonctionnement optimal tout au long de l’année.
Quelle pompe à chaleur choisir ?
Le choix d’une pompe à chaleur doit être fait en tenant compte de plusieurs facteurs, dont le climat, votre type de logement, et bien sûr, votre budget.
Le meilleur choix pour le climat belge
Pour le climat belge, les pompes à chaleur air-eau et air-air sont souvent considérées comme le meilleur choix. Elles offrent un excellent rapport qualité/prix et constituent un investissement judicieux pour diverses raisons.
Les pompes à chaleur air-eau et air-air sont des modèles qui puisent les calories présentes dans l’air pour chauffer votre logement. Leur rendement est légèrement inférieur à celui d’une pompe à chaleur sol-eau, mais l’investissement initial pour une pompe sol-eau est généralement trois fois plus élevé que pour une pompe air-eau.
En termes de coût, les pompes à chaleur air-eau et air-air sont plus accessibles et offrent un retour sur investissement plus rapide. De plus, elles sont faciles à installer et nécessitent moins de travaux que les pompes géothermiques, ce qui les rend particulièrement attrayantes pour les propriétaires de maisons existantes.
L’expérience des pays nordiques : un indicateur pertinent
Il est intéressant de noter que dans les pays nordiques, où le climat est plus froid que celui de la Belgique, 70 à 80% du marché des pompes à chaleur est constitué de modèles air-eau ou air-air. Cela témoigne de leur efficacité et de leur adaptabilité à des climats froids.
Dans quel cas opter pour une pompe géothermique ?
L’installation d’une pompe à chaleur géothermique (sol-air) est plus complexe et invasive que celle des pompes à chaleur aérothermiques. Elle est donc plus adaptée à une construction neuve ou à une rénovation lourde.
Les pompes à chaleur géothermiques ont un coût initial plus élevé que les autres types de pompes à chaleur. Cependant, elles offrent une efficacité énergétique supérieure qui peut entraîner des économies d’énergie à long terme. Ce système est à privilégier si vous vivez dans des régions où le climat est particulièrement chaud, et que vous avez un grand besoin en rafraîchissement.
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