On distingue les différents systèmes de pompes à chaleur en fonction du milieu ou de la nature de LA SOURCE de chaleur.

Une pompe à chaleur peut prélever ses calories dans le sol, l’eau ou l’air. Dans les trois cas, le principe de fonctionnement est identique mais l’installation varie. (le COP aussi) Il faut choisir le système d’échangeur le plus approprié à chaque situation.

LE SOL

Si la pompe à chaleur puise ses calories dans le sol, on parlera de pompes à chaleur géothermiques.

Il y a deux manières d’utiliser la chaleur du sol :

Utilisation de la couche de terre superficielle.

Pour extraire la chaleur du sol cette première technique consiste à enterrer (souvent à plus d’un mètre de profondeur) un échangeur horizontal. Pour un logement bien isolé, la surface disponible doit être d’environ 1,5 à deux fois la surface à chauffer. Un des paramètres nécessaire pour dimensionner un échangeur de sol est la nature du sol rencontré, un sol argileux est plus efficace qu’un sol sablonneux. Si l’échangeur n’est pas suffisamment enterré, on observera à l’entre-saison que la surface utilisée gèle et que la nature s’y développe moins bien.

pac2

Utilisation des couches de terre profonde.

Pour extraire la chaleur du sol cette autre technique consiste à enterrer profondément (100 mètres) un échangeur qui cette fois sera vertical. Il s’agit de longs tubes de polyéthylène en forme de U placés à l’aide d’engins de forage. L’installation est complexe, coûteuse et nécessite parfois un permis. Il faut environ 2 puits de plus de 50 mètres de profondeur pour chauffer une maison de 120 m². Dans ce cas aussi, la nature du sol importe pour le dimensionnement de l’échangeur.

pac3

La géothermie c’est du solaire !

Ces deux applications « géothermiques » utilisent la chaleur du soleil. Même si l’on fore jusqu’à 100 m, il s’agit encore de géothermie de surface où la chaleur est essentiellement d’origine solaire (par rayonnement et par infiltration des eaux de surface). Les puits géothermiques qui exploitent la chaleur émise par le noyau terrestre vont quant à eux, chercher la chaleur à plusieurs km de profondeur.

Voici la raison pour laquelle on ne place jamais les échangeurs sous les maisons… Ils doivent être « exposés à l’air au soleil et à la pluie ».

L’AIR

Si la pompe à chaleur puise ses calories dans l’air, on parlera cette fois d’aérothermie. Cette technique est la plus aisée à mettre en Œuvre. Mais gardons bien en mémoire que la température de l’air extérieur varie fortement, ce qui fait varier le COP de la pompe en conséquence.

pac4

L’EAU

Une pompe à chaleur peut puiser ses calories dans l’eau d’une nappe phréatique, d’un étang ou d’une rivière. Cette solution offre une source froide avec une température très stable (entre 10 à 14°C). Retenons que ce type d’échangeur est relativement complexe à mettre en place. Elle nécessite une étude préalable portant sur l’impact que peut avoir un prélèvement de chaleur sur le milieu.

Avantage : Le COP de la pompe à chaleur est haut et varie peu.

pac5

Montjoie Solaire est installateur Daikin.

pac6

 

pac7

La performance d’une pompe à chaleur s’évalue par son COP (COefficient de Performance). Le COP est le rapport entre l’énergie fournie par la pompe à chaleur et l’énergie dépensée pour la faire fonctionner. Autrement dit, c’est le rapport entre la quantité de chaleur apportée par le condenseur et l’électricité consommée pour la produire.

Plus le COP est élevé, plus la pompe à chaleur est performante.

Par quoi peut être influencé le COP ?

  • Par la qualité du matériel (usure frottements etc)
  • Par l’inconstance de la température source : (la température de l’air extérieur est moins stable que la température du sol à 50 mètres de profondeur). Il faut savoir par exemple que l’efficacité d’une pompe à chaleur AIR / EAU est moindre quand la température extérieure est basse.
  • Par l’efficacité des échangeurs de chaleur et la consommation électrique du compresseur.

Qu’est-ce qu’un COP saisonnier ?

Nous venons de le comprendre, le COP d’une pompe à chaleur évolue en fonction des périodes de l’année et des conditions climatiques. Pour comparer les performances des pompes à chaleur il faut mesurer les COP sur des longues périodes. L’idéal évidemment c’est une année complète… C’est alors que l’on parle de COP saisonnier.  

Exemple : Une pompe à chaleur qui a un COP saisonnier de 4 signifie qu’elle fournit 4 kWh thermique pour 1 kWh électrique consommé. 

Une pompe à chaleur prélève l'énergie thermique naturelle et renouvelable, présente dans l'air, le sol ou l'eau, pour produire de la chaleur (chauffage d'un bâtiment, production d'eau chaude sanitaire,...).

Le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur n’est pas neuf, c’est un cycle thermodynamique identique à celui bien connu du réfrigérateur.

Principe de fonctionnement

Les pompes à chaleur ou PAC sont constituées d’un circuit fermé dans lequel circule un fluide frigorigène à l’état liquide ou gazeux. Elles comprennent quatre éléments : un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur.

pac1

Aujourd'hui, les pompes à chaleur présentent des solutions intéressantes pour le chauffage d'un bâtiment. Pourquoi ?

  • Simplement car le prix des combustibles fossiles augmente.
  • Mais aussi par la volonté collective de développer une utilisation rationnelle de l'énergie. Cela se traduit par un recours de plus en plus systématique aux sources d'énergie renouvelables.
  • Enfin, la compétence des installateurs et la performance des composants se sont considérablement améliorées.