Pompe à chaleur : avantages et inconvénients, comment ça marche ?

Une pompe à chaleur est un appareil de refroidissement et de chauffage hautement fonctionnel et économe en énergie.

Une pompe à chaleur est une machine qui utilise l’énergie thermique pour transporter la chaleur d’un endroit à un autre. Nos réfrigérateurs en sont un excellent exemple puisqu’ils utilisent le refroidissement d’un liquide et son évaporation pour réduire et contrôler la température du compartiment de stockage.

Les pompes à chaleur ont besoin d’une petite quantité d’énergie pour fonctionner, et elles sont considérées comme très efficaces et respectueuses de l’environnement car elles ne dépendent pas de la combustion de carburant pour générer de la chaleur. Ils sont capables de fournir de la chaleur tout au long de l’hiver, même à -20 degrés Celsius.

Composants d’une pompe à chaleur

Pour chauffer nos maisons et nos bureaux, la chaleur a une propriété bénéfique : elle circule naturellement du haut vers le bas. Une pompe à chaleur inverse ce processus en aspirant l’air de l’extérieur, en le réchauffant, puis en l’alimentant dans votre maison.

À l’extérieur de la pompe à chaleur à air se trouve une série de serpentins remplis de réfrigérant à travers lesquels une turbine ou un ventilateur aspire l’air extérieur. Le fluide dans les serpentins de réfrigération absorbe la chaleur et s’évapore à mesure qu’il se réchauffe. Ce gaz est ensuite comprimé, augmentant sensiblement la température.

La chaleur se déplace ensuite autour de la structure, atteignant éventuellement les serpentins internes où la chaleur est évacuée. Pendant ce temps, le réfrigérant retourne à l’extérieur, où il absorbe la chaleur, et le processus recommence. La chaleur utilisable générée est injectée dans les bouches d’aération et distribuée dans tout le bâtiment ou utilisée pour chauffer l’eau qui alimente les radiateurs.

Les pompes à chaleur géothermiques fonctionnent d’une manière quelque peu différente, tirant leur énergie du sol ou du sous-sol. Ces appareils utilisent soit des canalisations souterraines en circuit fermé, soit des canalisations d’eau en boucle ouverte. Les systèmes en boucle fermée utilisent un débit constant de liquide de refroidissement pour remplir la même fonction qu’une pompe à air centrale, tandis que les systèmes en boucle ouverte utilisent l’eau d’un puits ou d’un lac.

Pour les installations plus importantes, vous pouvez choisir d’envisager une pompe à chaleur à absorption, qui fonctionne de la même manière qu’une pompe à chaleur à air mais utilise de l’ammoniac plutôt qu’un réfrigérant. Ceux-ci sont souvent utilisés dans des environnements industriels, mais ont été de plus en plus utilisés dans les grands complexes commerciaux et résidentiels ces dernières années.

Le deuxième élément essentiel de chaque pompe à chaleur est le conduit qui distribue la chaleur de la source principale aux pièces de la maison. Les conduits sont parfois une source de débat lors de la rénovation d’une propriété car ils peuvent être invasifs et coûteux à installer. Par conséquent, plusieurs foyers optent pour des pompes à chaleur mini-split plus faciles à installer.

L’un des développements les plus récents dans les technologies de pompe à chaleur est le panneau thermodynamique qui utilise à la fois l’énergie ambiante et l’énergie solaire pour chauffer votre eau et vos pièces. Ceux-ci sont souvent installés principalement sur le côté d’une maison, mais ils peuvent également être placés sur le toit et ressembler à des panneaux solaires.

Les avantages et les inconvénients des pompes à chaleur

Bien que les pompes à chaleur ne soient pas véritablement une technologie renouvelable en raison de leur dépendance à une petite quantité d’électricité du réseau, elles constituent une méthode extrêmement efficace pour garder votre maison ou votre lieu de travail au chaud.

Pour le Royaume-Uni, où le climat est tempéré, les pompes à chaleur peuvent fonctionner toute l’année, même à des températures plus basses observées en hiver. Le problème avec les bâtiments plus anciens serait que la chaleur est générée à une température plus basse que les autres systèmes, ce qui signifie que les maisons vulnérables aux sécheresses ou mal isolées auraient du mal à maintenir la température ambiante souhaitée.

Bien que les pompes à chaleur et la climatisation présentent des similitudes, il existe également quelques différences, que vous pouvez vérifier ici : serviceemperor.com/blog/heat-pump-vs-ac.

Comment fonctionnent les pompes à chaleur (en mode refroidissement)

L’un des concepts les plus critiques à saisir sur les pompes à chaleur et le processus de transfert de chaleur est que l’énergie thermique gravite naturellement vers des endroits où les températures et la pression sont plus basses. Les pompes à chaleur utilisent cette caractéristique physique en mettant la chaleur en contact avec des environnements plus froids et à basse pression, permettant à la chaleur de se déplacer naturellement. C’est le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur.

Au niveau du serpentin intérieur, qui sert également d’évaporateur, le réfrigérant liquide est poussé via un mécanisme de détente. L’air frais est ensuite pompé dans les conduits de la maison. En raison de l’absorption de l’énergie thermique, le réfrigérant liquide a augmenté en température et s’est évaporé sous forme de gaz.

Un compresseur comprime le réfrigérant gazeux. La pressurisation du gaz lui permet de se réchauffer. Le système transporte le liquide de refroidissement chaud sous pression vers le serpentin de l’unité extérieure.

En mode refroidissement, un ventilateur dans l’unité extérieure pousse l’air extérieur sur les serpentins, qui agissent comme des serpentins de condenseur. Étant donné que l’air extérieur est plus froid que le liquide de refroidissement à air comprimé chaud à l’intérieur du serpentin, l’énergie thermique est transférée du liquide de refroidissement à l’air extérieur. Au fur et à mesure que le réfrigérant se refroidit, il se comprime à nouveau à l’état liquide. Le système est poussé avec du réfrigérant liquide chaud vers les vannes d’expansion sur les unités intérieures.

Le détendeur diminue la pression du réfrigérant liquide chaud, le refroidissant considérablement. À ce stade, le réfrigérant s’est condensé en une forme liquide. Il est prêt à reculer vers le serpentin de l’évaporateur de l’unité intérieure pour redémarrer le cycle.

En rapport: 10 types populaires de climatiseurs domestiques (Guide d’achat)

Fonctionnement des pompes à chaleur (mode chauffage auberge)

En mode chauffage, une pompe à chaleur fonctionne de manière similaire au mode refroidissement. Cependant, le flux de réfrigérant est inversé à travers la vanne d’inversion appelée de manière appropriée. Du fait de l’inversion du flux, la source de chaleur est devenue l’air extérieur. L’énergie thermique est rejetée dans la maison. Le serpentin extérieur sert maintenant d’évaporateur, tandis que le serpentin intérieur sert de condenseur.

La méthode est la même en termes de physique. Le réfrigérant liquide froid absorbe l’énergie thermique dans l’unité extérieure, la convertissant en gaz froid. Le gaz froid est ensuite comprimé, le transformant en gaz chaud. L’unité intérieure refroidit le gaz chaud en y faisant circuler de l’air, en le chauffant et en le condensant en un liquide chaud. Lorsque le liquide chauffé atteint l’unité extérieure, il est libéré de la pression, le convertissant en liquide froid et en redémarrant le cycle.

Conclusion

Une pompe à chaleur utilise une vanne d’inversion pour inverser le sens du flux de réfrigérant et ainsi chauffe ou refroidit une résidence. Le serpentin de l’évaporateur est soufflé, fournissant l’énergie thermique de l’air au liquide de refroidissement. Cette énergie thermique est transportée par le liquide de refroidissement vers un condenseur et libérée lorsque de l’air est soufflé sur le serpentin par un ventilateur. Ce mécanisme transfère la chaleur d’un endroit à un autre.

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