Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Publié le 8 août 2007 par géothermie

La quantité de chaleur contenue le sol ou l’eau souterraine est sans cesse renouvelée grâce au rayonnement solaire et à la capacité thermique du sous-sol. Il faut ensuite puiser cette chaleur pour la transférer dans un autre milieu. C'est le principe selon lequel un fluide frigorigène, à l’intérieur d’un circuit frigorifique, lorsqu’il est compressé ou détendu, permet d’absorber la chaleur «du sol», en se vaporisant dans l’évaporateur (c'est le dispositif extérieur dans une pompe à chaleur), et de restituer la chaleur absorbée en se condensant dans le condenseur (partie chaude, qui va rendre des calories dans l'espace à chauffer).

Et c'est le compresseur qui apporte l'’énergie mécanique nécessaire au déplacement du fluide frigorigène et à ses changements d’état. C'est ce qu'on appelle le cycle frigorifique.

Le compresseur et les ventilateurs (ou pompes) du système fonctionnent à l'électricité. Mais les calories prélevées dans le milieu naturel étant gratuites et une grande partie de l’électricité fournie au compresseur étant transformée en chaleur, un chauffage thermodynamique consomme moins d’énergie qu’il n’en fournit !

Ce rapport entre la puissance nominale de chauffage et la puissance absorbée par la PAC se nomme le Coefficient de Performance ou COP.

Par exemple, appelons :
E l’évaporateur, et PE, la puissance en kW absorbée à l’évaporateur,
C le condenseur, et PC, la puissance en kW évacuée à l’évaporateur,
P, le compresseur, et PP la puissance en kW apportée ou consommée par le compresseur,

Nous avons:

PE, la puissance en kW absorbée à l’évaporateur = 2 kW
PP la puissance en kW consommée par le compresseur = 1 kW
PC, la puissance en kW évacuée au condenseur = donc 2 + 1 = 3 kW

C’est la puissance récupérée dans la pièce à chauffer.
Le COP, coefficient de performance de la machine = PC/PP = 3 !

Une vanne quatre voies permet la réversibilité du fonctionnement de la PAC : l’évaporateur devient condenseur et vice-versa. En été, la PAC devient donc un climatiseur : elle absorbe alors la chaleur pour refroidir les pièces et l’évacue dans l’air extérieur, l’eau ou le sol. Pratique !