Pompe à chaleur : principe de chauffe et notion de COP

Principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur

Principe de base de la pompe à chaleur air-eau

La pompe à chaleur est un système capable de capter la chaleur de notre environnement à un niveau de température relativement bas pour l'amener à un niveau supérieur utilisable pour le chauffage des locaux. Autrement dit, comme son nom l'indique, c'est un équipement qui pompe l'énergie de l'air extérieur pour la valoriser sous forme de chaleur. Il y a donc deux sources, une source chaude, une source froide.

C'est le fluide frigorigène de la pompe à chaleur (PAC) qui transfère l'énergie.

Ainsi une pompe à chaleur fonctionne comme un réfrigérateur, mais à l'envers ! C'est un appareil qui récupère une énergie gratuite dans le milieu naturel et qui la transfère au système de chauffage par l'intermédiaire d'un circuit frigorifique. Celui-ci comporte principalement un compresseur, un détendeur, deux échangeurs (un côté source, un autre côté chauffage) et un fluide frigorigène appelé à transporter les calories récupérées.

En moyenne dans de bonnes conditions, une pompe à chaleur restitue 4 kW de chauffage pour 1 kW d'électricité consommée. La différence est puisée gratuitement dans l'air extérieur, d’où la notion de pompe à chaleur dit générateur à énergie renouvelable.

La pompe à chaleur double service : c’est une pompe à chaleur qui rend deux services, celui de chauffer les locaux ou une pièce et celui de produire de l’eau chaude sanitaire pour se laver.

Pompe à chaleur air-eau monobloc : cette pompe à chaleur regroupe à l’extérieur l’ensemble des éléments de chauffage avec compresseur.

Pompe à chaleur bi-bloc ou pompe à chaleur à éléments séparés : cette pompe à chaleur est séparée en deux, un bloc intérieur avec compresseur et une liaison de fluides frigorigène lié à une unité extérieure composé de l’évaporateur avec ventilateur qui capte les calories extérieures

Le principe de l’aérothermie est simple
L'air contient une très importante quantité de chaleur, en permanence renouvelée par le soleil et par l'activité humaine. Cette chaleur est stockée dans l'air à une température variable (entre l'été 35° et l'hiver - 25°), peut être extraite par une pompe à chaleur, valorisée directement sur l'air intérieur (air/air) ou sur un circuit d'eau de chauffage ou/et une production d'eau chaude sanitaire. (air/eau).

Les performances de la PAC air/air varient notamment en fonction des températures et de l'humidité intérieures et extérieures.

Celles des PAC air/eau dépendent des températures et de l'humidité extérieures mais aussi de la température de départ d'eau chaude.

Coefficient de performance ou COP de la pompe à chaleur
Le coefficient de performance est calculé en faisant le rapport entre la puissance calorifique produite par la pompe à chaleur et sa puissance consommée.
Dans l'exemple ci-dessus, le COP est égal à : COP = Puissance calorifique/Puissance consommée = 4/1 = 4

Attention une information essentielle à connaître sur le COP c’est qu’il est fonction :
- de la température extérieure : plus basse elle sera, d’autant plus si elle est négative le COP sera faible
- et de l’écart entre les régimes de températures extérieur et intérieure : plus l’écart est faible et meilleur sera le COP. Par exemple, par +7° extérieur avec un régime d’eau à 30°C par exemple pour un plancher chauffant, le COP sera nettement meilleur que pour une T extérieure de 0°C et une température de chauffe de 60°C.