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Le fonctionnement d’une pompe à chaleur air-air

Les pompes à chaleur (PAC) offrent un coefficient de performance énergétique ou COP supérieur à une chaudière, et séduisent un nombre de croissant de français à la recherche d’une solution de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire économique et plus respectueuse de l’environnement. Mais quel est le fonctionnement d’une pompe à chaleur air-air ? Comment parvient-elle à un tel rendement ?

 

Le principe général de la pompe à chaleur air-air

 

Si la pompe à chaleur se développe fortement depuis quelques décennies, son principe de fonctionnement repose sur des règles de thermodynamique définies depuis la première moitié du XIXe siècle :

  • En comprimant un gaz, on augmente sa température
  • En détendant un gaz, on diminue sa température

Vous observez ce principe en vous rendant en montagne : la pression atmosphérique, plus faible, explique les températures plus fraîches en altitude qu’au niveau de la mer.

La pompe à chaleur exploite ces principes en mettant à profit les propriétés d’un fluide frigorigène, dont la particularité principale est d’adopter une forme gazeuse à une température relativement faible. En le comprimant puis en détendant, le faisant passer de l’état liquide à gazeux, la pompe à chaleur capte les calories présentes dans l’environnement extérieur pour les transférer à un système de chauffage.

Les gaz fluorés et des molécules issues de la pétrochimie sont souvent utilisés comme fluide frigorigène. La BOOSTHEAT.20 privilégie le CO2, un fluide naturel 1000 à 2000 fois moins polluant que les gaz fluorés : HydroFluoroCarbures (HFC).

 

Un fonctionnement en 4 étapes

 

Quatre éléments successifs sont nécessaires :

  1. L’échangeur extérieur
  2. Le compresseur
  3. Le condenseur
  4. Le détendeur

 

L’échangeur extérieur

 

Une unité extérieure permet de réchauffer le fluide frigorigène au contact de l’air ambiant par l’intermédiaire d’un échangeur. Durant son passage dans l’échangeur thermique extérieur, aussi appelé « évaporateur », le fluide frigorigène en se réchauffant adopte une forme gazeuse.

 

Le compresseur

 

Comprimé, le fluide frigorigène passe de l’état de vapeur basse à haute pression et s’élève en température. Le compresseur d’une pompe est généralement alimenté par un moteur électrique. Certaines pompes à chaleur, comme la BOOSTHEAT.20, privilégient un compresseur de nouvelle génération alimenté au gaz pour une meilleure performance énergétique et un haut niveau de fiabilité.

 

Le condenseur

 

Le fluide frigorigène sous haute pression passe dans un condenseur qui en extrait la chaleur, jusqu’à ce que le fluide frigorigène retrouve un état liquide.

Dans le cas particulier d’une pompe à chaleur air-air, les calories extraites par le condenseur sont directement diffusées par l’intermédiaire de ventilo-convecteurs, aussi appelés unités terminales, à l’intérieur d’une maison, d’un appartement ou de locaux professionnels.

 

Le détendeur

 

Le fluide frigorigène doit encore perdre en température avant d’être mis au contact de l’environnement extérieur par l’intermédiaire de l’évaporateur (retour à l’étape 1). Il passe pour cela dans un détendeur, qui en diminuant sa pression va le rafraîchir.

A noter que dans une pompe à chaleur air-air, le condenseur alimente directement les ventilo-convecteurs en air chaud. C’est un système dit « à détente directe », en opposition aux pompes à chaleur qui réchauffent le fluide caloporteur présent dans un circuit distinct et circulant dans les radiateurs ou dans un plancher chauffant.

 

Les avantages et les inconvénients

 

Cette technologie présente de nombreux avantages et séduit de nombreux Français désireux de remplacer leur ancienne chaudière ou leurs émetteurs de chaleur électriques. Mais elle n’est pas non plus exempte de défauts et ne répond pas à tous les usages et besoins.

 

Les avantages

 

La consommation d’électricité est fortement réduite par rapport à un chauffage électrique classique : vous réalisez des économies conséquentes sur votre facture d’énergie. Contrairement aux pompes à chaleur géothermiques ou aquathermiques, qui captent les calories présentes dans le sous-sol ou dans une nappe phréatique et qui demandent des travaux conséquents, l’unité extérieure s’installe facilement et rapidement, à un coût moindre.

La PAC air-air est réversible : elle peut assurer la production de chaleur en hiver et la climatisation en été de votre logement ou de vos locaux. Les ventilo-convecteurs sont par ailleurs plus efficaces que des radiateurs à inertie pour réchauffer (ou refroidir) rapidement une pièce.

 

Les limites et enjeux

 

Le coefficient de performance énergétique (COP) diminue avec la baisse des températures, jusqu’à devenir négatif. Un système de chauffage d’appoint, le plus souvent une résistance électrique, prend le relais. Elle devient énergivore en période de vague de froid. Un chauffage d’appoint, solaire par exemple, est parfois installé. Par ailleurs, une bonne isolation est indispensable pour tirer le meilleur parti de ce type d’appareil.

La pompe à chaleur air-air nécessite des ventilo-convecteurs pour fonctionner. Vous devrez remplacer vos émetteurs de chaleur si vous disposez d’un système de chauffage central raccordé à une PAC mixe ou à fluide intermédiaire, ou encore à une chaudière. Le prix de votre installation augmente alors considérablement. Cette technologie n’assure pas la production d’eau chaude sanitaire. Vous devrez vous équiper pour cela d’une chaudière ou d’un ballon d’eau chaude thermodynamique.

 

Découvrez la BOOSTHEAT.20

 

La BOOSTHEAT.20 associe une pompe à chaleur aérothermique ou géothermique fonctionnant avec un compresseur thermique et une chaudière à condensation. Alimentée par le gaz naturel ou le biogaz issu de la biomasse, elle offre un excellent coefficient de performance énergétique, quelles que soient les conditions climatiques. Sa puissance de 20kW et la présence d’un ballon de 65 litres permettent d’assurer le chauffage de votre maison et la production d’eau chaude sanitaire pour alimenter une habitation comptant trois salles de bain.

L’installation est simple et rapide si vous disposez déjà d’une chaudière reliée à un chauffage central : la BOOSTHEAT.20 sera raccordée à votre système, comme l’est votre chaudière actuelle. Nous devrons simplement installer l’unité extérieure et mettre en place éventuellement un tubage de votre conduit ou une évacuation par ventouse.

La BOOSTHEAT.20 est éligible aux dispositifs d’aides en vigueur : prime Coup de Pouce, Ma Prime Rénov’… Vous êtes propriétaire d’une maison individuelle et avez un projet de remplacement de votre chaudière ou de votre pompe à chaleur ? Contactez nos équipes pour tester votre éligibilité et obtenir un devis gratuit et sans engagement.