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    Fonctionnement des pompes à chaleur

     

    Comment fonctionne une pompe à chaleur?

    Une pompe à chaleur fonctionne comme un réfrigérateur – mais à l’envers.  Dans un cycle thermodynamique, la chaleur ambiante est extraite de l’environnement et transformée en chaleur de chauffage. 

     

    Structure d’une pompe à chaleur

    Une pompe à chaleur se compose de trois éléments: le système générateur de chaleur, la pompe en elle-même et le système de distribution. 

    Le fonctionnement d’une pompe à chaleur repose sur un circuit fermé comprenant quatre composants principaux. Dans un premier temps, l’évaporateur (a) extrait la chaleur de l’air ambiant ou du sol. La chaleur ainsi obtenue est comprimée par le compresseur (b) et transmise au système de chauffage par le biais d’un condensateur (c) très efficace. Pour finir, le détendeur (d) permet de relâcher la pression et de réinjecter le fluide frigorigène dans l’évaporateur pour relancer le cycle. 

    Structure d’une pompe à chaleur 

    Une pompe à chaleur se compose de trois éléments: le système générateur de chaleur, la pompe en elle-même et le système de distribution.  

    1. Source de chaleur
    2. Pompe à chaleur
      a) Évaporateur
      b) Compresseur
      c) Condensateur
      d) Détendeur thermostatique
    3. Distribution de chaleur 

    Les différents types de pompes à chaleur 

    Selon le milieu d’où est extraite l’énergie (sol, eau ou air), il existe différents types de pompes à chaleur : 

    1. Pompe à chaleur eau glycolée-eau (sonde géothermique) 
    2. Pompe à chaleur eau-eau
    3. Pompe à chaleur air-eau 

    Le mode de fonctionnement des trois types de pompe à chaleur est expliqué ci-après:

    Pompe à chaleur eau glycolée-eau (sonde géothermique)

    Pompes à chaleur eau glycolée-eau – connues également sous le nom de « sondes géothermiques » dans le langage courant – chauffer avec la chaleur géothermique. Il existe différentes possibilités d’exploiter la chaleur terrestre. Outre les sondes géothermiques, il est également possible d’installer des pieux géothermiques ou des réseaux de tubes, la sonde géothermique étant de loin la technique la plus souvent utilisée.

    Principe de fonctionnement de la sonde géothermique

    En raison de la température relativement constante du sol, les sondes géothermiques offrent un haut rendement, mais sont liées à des frais d’investissement plus élevés. Une autorisation de la commune est requise pour une telle installation. Tout sol ne se prête pas au forage de sondes géothermiques et il convient, en particulier dans les zones présentant une nappe phréatique, d’en contrôler l’aptitude au cas par cas. Une telle installation requiert l’autorisation de la commune.

    Pompe à chaleur eau-eau (eaux souterraines)

    Deux sources d’énergie différentes peuvent alimenter les pompes à chaleur eau-eau:

    • la nappe phréatique (cas le plus courant)
    • les eaux de surface (lacs, fleuves, ruisseaux)

    Principe de fonctionnement de la pompe à chaleur eau-eau

    Dans le cas de l’exploitation de la nappe phréatique, l’eau souterraine est acheminée par des puits d’aspiration et de rejet et traverse un échangeur de chaleur (qui extrait la chaleur). La nappe phréatique conserve toute l’année, une température presque constante, garantissant un rendement très élevé de la pompe à chaleur. Si l’eau souterraine est de bonne qualité, des puits existants peuvent être utilisés. Le niveau et la profondeur de la nappe phréatique sont des facteurs décisifs. Comme pour la sonde géothermique, cette solution requiert également une autorisation de la commune.

    Pompe à chaleur air-eau

    Une pompe à chaleur air-eau exploite l’énergie contenue dans l’air ambiant pour chauffer la maison. L’air est chauffé en permanence sous l’effet du rayonnement solaire. La pompe à chaleur absorbe cette énergie à basse température, pour l’amener à un niveau plus élevé. L’installation de la pompe à chaleur air-eau est relativement simple et par ailleurs très abordable.

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    Pompe à chaleur air-eau installation intérieure ou extérieure 

    Les pompes à chaleur air-eau peuvent être installées à l’intérieur comme à l’extérieur. La rentabilité est similaire dans les deux cas.

    • En cas d’installation à l’intérieur, la pompe à chaleur air-eau est aménagée au sous-sol. L’ensemble du circuit est intégré dans le bâtiment, seuls l’entrée et la sortie de l’air requièrent un passage vers l’extérieur.
    • L’installation à l’extérieur est la plus courante. Cette solution, qui fait appel à des pompes à chaleur compactes, génère la chaleur dans l’appareil extérieur, avant de la transférer dans l’accumulateur de la chaufferie.
    • Dans le cas des pompes à chaleur de type split, le circuit est divisé en deux unités, l’évaporateur étant installé à l’extérieur et le condenseur à l’intérieur du bâtiment.

    Installation de la pompe à chaleur à l’intérieur


    ✅ Aucune installation à l’extérieur     
    ✅ Peu de nuisances sonores 

    ❌ Encombrement     
    ❌ Percement de la maçonnerie pour le passage des conduites d’air 

    Installation de la pompe à chaleur à l’extérieur 


    ✅ Rééquipement simple     
    ✅ Pénétrations minimales de l’enveloppe du bâtiment 
    ✅ Installation idéale sous réserve qu’elle soit compacte et possible directement contre le bâtiment 
    ❌ Esthétique affectée par la visibilité de l’installation à l’extérieur 
    ❌ Émissions sonores faibles mais audibles 
    ❌ Présence de conduites d’eau de chauffage à l’extérieur 

    Pompe à chaleur de type split 


    ✅ Faible encombrement à l’intérieur     
    ❌ Présence de conduites de fluide frigorigène à l’extérieur (si le montage ne se fait pas directement contre le mur de la maison) 

    Air, géothermie ou eau – de quelle pompe à chaleur ai-je besoin?

    Une pompe à chaleur air-eau est simple à installer et relativement bon marché. Pour cette raison, il s’agit du type de pompe à chaleur le plus répandu en Suisse.

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    En 2016, 67 % des pompes à chaleur vendues en Suisse étaient des pompes air-eau.

    Les sondes géothermiques (pompes à chaleur eau glycolée-eau) offrent une efficacité énergétique très élevée, mais engendrent des coûts d’installation supérieurs à ceux des pompes à chaleur air-eau.
    La pompe à chaleur eau-eau (qui puise dans la nappe phréatique) est certes très efficace, mais en raison des mesures de protection des nappes phréatiques, les autorisations d’installation ne sont accordées qu’au « compte-goutte ».
    Un projet de référence concret permettra d'identifier le type de pome à chaleur optimal pour votre maison.

    Pompe à chaleur versus chauffage au mazout

      air-eau eau glycolée-eau (sonde géothermique) chauffage au mazout
    Coût d’installation moyen élevé moyen
    Rendement moyen élevé bas
    Coût d’acquisition moyen élevé bas
    Coût d’exploitation et d’énergie moyen bas élevé

    Pompes à chaleur: produits et fabricants

    Stiebel Eltron

    Pompe à chaleur air-eau (installée à l'extérieur)

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    Pompe à chaleur air-eau (installée à l'intérieur)

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    Pompe à chaleur eau glycolée-eau (sonde géothermique)

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    Autres avantages de la pompe à chaleur

    • Un chauffage au mazout est moins cher à l’acquisition, mais au fil des ans, grâce aux économies réalisées sur le coût d’exploitation, la pompe à chaleur devient plus avantageuse.
    • À long terme, une maison individuelle ou un immeuble collectif de taille moyenne sont moins chers à chauffer avec une pompe à chaleur.
    • Une pompe à chaleur consomme trois fois moins d’énergie qu’un chauffage au mazout.
    • Pas moins de 70 à 80 % de l’énergie d’une pompe à chaleur proviennent de l’environnement.
    • Une pompe à chaleur est plus écologique qu’un chauffage au mazout.
    • Les pompes à chaleur ne nécessitent que très peu de maintenance et affichent une durée de vie moyenne de 20 ans.

    Autres thèmes sur la pompe à chaleur

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