Fonctionnement d’une pompe à chaleur

Fonctionnement

Comment fonctionne une pompe à chaleur?

 

Une pompe à chaleur fonctionne comme un réfrigérateur – mais dans le sens inverse. Un réfrigérateur produit du froid à partir de la chaleur extérieure, tandis qu’une pompe à chaleur extrait de la chaleur de l’environnement (air, terre, eau) pour la distribuer dans la maison comme énergie de chauffage via l’échangeur de chaleur.

Structure et fonctionnement d’une pompe à chaleur

Le schéma suivant illustre la structure et le mode de fonctionnement d’une pompe à chaleur, étape après étape:

 

  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 pompe à chaleur

Selon le type de milieu dont l’énergie est extraite (terre, eau ou air), il en résulte 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.

 

Choix d’implantation de la pompe à chaleur air-eau: à l’intérieur ou à l’extérieur?

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.

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Avantages et inconvénients de l’installation à l’intérieur et à l’extérieur

Installation à l’intérieur

Installation de la pompe à chaleur à l’intérieur

  • aucune installation à l’extérieur
  • fonctionnement silencieux

 

  • encombrement élevé
  • percement de la maçonnerie pour le passage des conduites d’air
Installation à l’extérieur

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
Appareils de type split

Pompe à chaleur de type split

  • faible encombrement à l’intérieur

 

  •  présence de conduites d’eau de refroidissement 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

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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.

 

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