BOOSTHEAT > Guides et astuces > Pompe à chaleur > Fonctionnement pompe à chaleur > Le fonctionnement d’une pompe à chaleur eau-eau

RETOUR

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur eau-eau

La pompe à chaleur (PAC) est un système de chauffage qui séduit un nombre croissant de Français. Son COP (coefficient de performance énergétique) est largement supérieur à une chaudière à condensation ou des émetteurs de chaleur électriques. Comment cette technologie peut-elle offrir un tel rendement ?  Découvrez le fonctionnement de la pompe à chaleur eau-eau (ou aquathermique) !

 

Le principe général de la pompe à chaleur eau-eau

 

La pompe à chaleur s’appuie sur les principes de la thermodynamique, connus et présentés à partir de la première moitié du XIXe siècle. Elle peut ainsi puiser les calories présentes dans l’environnement extérieur pour chauffer une maison, un appartement, un bâtiment ou assurer la production d’eau chaude sanitaire.

Elle exploite pour cela les propriétés d’un fluide frigorigène, qui a pour particularité de retrouver une forme gazeuse à des températures relativement basses, et s’appuie sur deux règles de base de la thermodynamique :

  • Un gaz comprimé gagne en température
  • Un gaz détendu perd en température

Les fluides frigorigènes peuvent être des gaz fluorés, des molécules issues de la pétrochimie. Les technologies les plus respectueuses de l’environnement comme la BOOSTHEAT.20 privilégient généralement le CO2, un fluide naturel 1000 à 2000 fois moins polluant que les HydroFluoroCarbures (HFC).

 

Une chaleur captée dans une nappe phréatique

 

Une pompe à chaleur géothermique puise les calories dans le sous-sol, moins soumis aux variations de température. Dans le cas particulier d’une pompe à chaleur eau-eau, un circuit enterré est mis en contact avec une nappe d’eau souterraine. Un puits de captage doit donc être réalisé.

La température d’une nappe phréatique demeure constante tout au long de l’année, de jour comme de nuit. Quand une PAC air-eau perd en efficacité lorsque les températures extérieures chutent, la PAC eau-eau maintient un excellent coefficient de performance énergétique au cœur de l’hiver. Une étude géologique confirme au préalable la présence d’eau souterraine, valide la faisabilité du projet et détermine la nature du forage (vertical ou horizontal).

 

Le fonctionnement détaillé de la pompe à chaleur aquathermique

 

Une pompe à chaleur eau-eau est composée de quatre éléments :

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

 

L’échangeur extérieur

 

L’eau, à une température constante comprise entre 8 et 12°C, est directement pompée dans la nappe phréatique. Dans le cas d’un forage unique, elle est ensuite rejetée à l’extérieur. Elle peut aussi être rendue à la nappe phréatique grâce à un second forage : cette solution évite un épuisement des ressources en eau du sous-sol.

Un échangeur thermique permet de transférer les calories de l’eau souterraine à un fluide frigorigène, qui va gagner en température et quitter sa forme liquide pour adopter un état gazeux.

 

Le compresseur

 

En étant comprimé, le fluide frigorigène passe de l’état de vapeur basse à haute pression. Grâce au compresseur, sa température s’élève. Il peut ainsi chauffer une maison ou une piscine, ou encore pour assurer la production d’eau chaude sanitaire.

Le compresseur est souvent alimenté par l’électricité. La BOOSTHEAT.20 privilégie un système breveté et innovant de compresseur thermique, qui offre un rendement bien meilleur.

 

Le condenseur

 

Le condenseur est le second échangeur thermique. Il transmet les calories du fluide frigorigène à un circuit qui accueille le liquide caloporteur et circule dans les émetteurs de chaleur, le plus souvent des radiateurs ou éventuellement un plancher chauffant.

En se refroidissant, la vapeur retrouve un état liquide : c’est le principe de la condensation, qui transforme par exemple la vapeur d’eau d’une douche en buée et en gouttelettes sur une paroi vitrée.

 

Le détendeur

 

Le liquide sous haute pression qui sort du condenseur doit encore être refroidi. Le détendeur réduit la pression du fluide frigorigène et contribue ainsi à diminuer sa température : il est prêt à repasser dans l’échangeur extérieur pour recommencer un cycle complet !

 

Une pompe à chaleur à fluide intermédiaire

 

La PAC aquathermique est dite à fluide intermédiaire et comporte trois circuits distincts :

  1. Un premier circuit capte la chaleur de la nappe phréatique et l’achemine jusqu’à l’évaporateur. Grâce à une pompe de relevage, l’eau remonte vers un échangeur thermique ou « évaporateur ».
  2. L’évaporateur transmet la chaleur à un second circuit qui contient le fluide frigorigène. Ce circuit passe par les quatre éléments clés de votre PAC que sont l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur.
  3. Le condenseur joue le rôle d’échangeur thermique et transmet la chaleur du fluide frigorigène à un troisième circuit qui alimente votre plancher chauffant ou vos radiateurs.

Elle se distingue en cela des PAC à détente directe (un seul circuit) et mixtes (deux circuits).

 

Avantages et limites des pompes à chaleur aquathermique

 

Contrairement aux pompes à chaleur air-eau, les pompes à chaleur eau-eau conservent un excellent rendement et une puissance élevée tout au long de l’année. Elles ne nécessitent donc pas de système d’appoint, car la température de la nappe phréatique demeure constante tout au long de l’année, même pendant des vagues de froid intense. Vous pouvez réaliser des économies d’énergie conséquentes.

Certains freins existent néanmoins et peuvent vous orienter vers un autre modèle. L’installation d’une pompe à chaleur eau-eau est coûteuse et demande des travaux complexes. Des aides sont disponibles comme Ma Prime Rénov’, une TVA réduite ou encore un éco-prêt à taux zéro,. Les frais associés aux études préalables et au(x) forage(s) sont élevés, voire rédhibitoires pour certains propriétaires. Par ailleurs, tous les terrains ne sont pas adaptés au déploiement d’une telle solution.

La BOOSTHEAT.20 est la meilleure alternative à la PAC aquathermique. Elle peut être reliée à un réseau de capteurs géothermiques pour offrir un meilleur coefficient de performance énergétique (COP), ou à des capteurs aérothermiques pour une installation rapide et économique. Elle intègre une chaudière à gaz à condensation de nouvelle génération, qui supplée la pompe à chaleur quand les conditions climatiques se dégradent : le rendement est alors bien meilleur que celui d’une PAC aérothermique qui s’appuie sur une résistance électrique en solution d’appoint.