Pompes à chaleur

Principe de fonctionnement d’une Pompe à Chaleur (PAC)

(Animation Source: EDF)

Les différents types de PAC

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur (PAC) consiste à utiliser les propriétés chimiques d’un fluide pour obtenir de la chaleur. Ainsi, on va prélever des calories dans l’air ambiant ou dans le sol puis à réchauffer ces calories par le biais d’un compresseur qui va élever la température du fluide frigorigène en le comprimant pour passer de l’état liquide à l’état gazeux (voir schéma du cycle frigorifique) et dégager ainsi de la chaleur. Cette chaleur est ensuite retransmise à un circuit hydraulique ou à un circuit d’air selon le type de PAC utilisé.

On retrouve ce principe de fonctionnement dans celui du réfrigérateur dont le cycle est inversé pour produire du froid.

Ce type de fonctionnement s’appelle aussi cycle thermodynamique.

il existe différents types de PAC :

la PAC géothermique (eau/eau ou sol/eau) : les calories sont prélevées soit dans le sol à partir d’un capteur plan horizontal ou d’un capteur vertical (sonde géothermique) soit à partir d’un forage d’eau. La chaleur créée par le cycle frigorigique est retransmise du circuit frigorifique au circuit hydraulique de radiateurs ou à un plancher chauffant
la PAC aérothermique (air/eau) : les calories sont prélevées dans l’air extérieur. La chaleur créée par le cycle frigorigique est retransmise du circuit frigorifique au circuit hydraulique de radiateurs ou à un plancher chauffant .Au nombre des PAC aérothermiques, on peut ajouter le chauffe-eau thermodynamique qui reprend le principe de fonctionnement de la PAC Air/eau.
La PAC Air/Air ou la climatisation : le principe est le même que celui de la PAC aérothermique, toutefois, il n’y a pas de circuit hydraulique en contact avec le circuit frigorifique mais un circuit d’air.

Les différents capteurs

Comme nous l’avons vu plus haut, il existe différentes sources de captage des calories en fonction du type de PAC.

Capteurs géothermiques

Le captage étant effectué dans la terre ou l’eau, on aura recours aux capteurs suivants :

capteur plan horizontal : il s’agit d’un circuit de tuyaux polyéthylène enterrés à environ 80 cm et espacés d’un mètre environ contenant soit de l’eau contenant un antigel si l’on travaille en eau/eau soit contenant un fluide frigorigène (circuit à détente directe) si l’on travaille en sol/eau. La surface de ce circuit sera en rapport avec la surface de l’habitation à chauffer. Elle est en général égale à 2 fois la superficie de l’habitation.
Forage vertical ou épingle verticale ou épingle de profondeur : il s’agit là de réaliser un ou plusieurs puits suffisamment profonds et bien dimensionnés par rapport à l’habitation à chauffer. Dans ces puits on fera circuler de l’eau ou un fluide frigorigène contenus dans des tuyaux en polyéthylène. Le principe est le même que dans le cas du capteur plan horizontal si ce n’est qu’il est vertical.
Le forage d’eau nécessite de creuser 2 forages l’un pour le prélèvement, l’autre pour le rejet. L’eau prélevée à environ 12° C permettra l’échange thermique via le compresseur.