Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Quel est le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur ?

La pompe à chaleur utilise un fluide frigorigène pour extraire les calories de l'air extérieur. Ce fluide augmente ensuite en température et se transforme en gaz grâce à un compresseur électrique. La vapeur à haute pression ainsi créée subit un phénomène naturel de condensation, permettant au gaz chaud de redevenir liquide. Pour favoriser l'évaporation, la pression diminue lorsque le détendeur est activé.
 

Comprendre le cycle thermodynamique

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur repose sur un cycle thermodynamique en quatre étapes, pendant lesquelles le fluide frigorigène circule à travers les différents composants de l’appareil pour capter, transformer et restituer l’énergie. Chacune de ces étapes est essentielle pour assurer le transfert des calories de l’air extérieur vers l’intérieur de l’habitation.
 

Schéma et étapes du fonctionnement

Pour visualiser ce processus, voici un schéma du circuit fermé de la pompe à chaleur qui permet de mieux comprendre le rôle précis de chaque élément :

En résumé :

• L’évaporateur absorbe les calories de l’air extérieur, provoquant l’évaporation du fluide frigorigène ;
• le compresseur augmente la pression et la température du gaz obtenu ;
• le condenseur restitue la chaleur en la transmettant au système de chauffage du logement ;
• Le détendeur abaisse la pression du fluide frigorigène, qui retrouve alors son état initial pour recommencer le cycle.
   

Les composants essentiels d’une pompe à chaleur

Une pompe à chaleur se base sur la récupération des calories de l’air extérieur pour chauffer l’intérieur d’un logement, notamment grâce à la modification d’état du fluide frigorigène. Pour ce faire, l’équipement est composé d’une unité extérieure et d’une ou de plusieurs unités intérieures (dans le cas d'une pompe à chaleur air-air), comme nous allons le découvrir dans la suite de cet article. 
 

L'unité extérieure

Cette unité est disposée à l’extérieur d’une habitation, généralement dans un endroit bien aéré et assez éloigné des habitations voisines, ainsi que des chambres de votre logement (ceci afin de prévenir tous risques de nuisance sonore). Il s’agit en réalité d’un évaporateur, capable de capter les calories de l’air et de les transmettre au fluide frigorigène, alors transformé à l’état vapeur.
 

L'unité intérieure

Une fois passées par le compresseur, les calories portées par le fluide frigorigène arrivent au sein de l’unité intérieure de la pompe à chaleur, qui fait également figure de condenseur. Le fluide arrive sous la forme de vapeur et restitue la chaleur dans le circuit de chauffage, ayant pour effet de provoquer sa condensation. Il repart ensuite sous forme liquide vers l’unité extérieure, en passant par le détendeur, pour reprendre le cycle. 

Les différents types de pompes à chaleur

Il existe deux types de pompes à chaleur aérothermiques : 

• la pompe à chaleur air-air ;
• la pompe à chaleur air-eau.
   

Comment ça marche une pompe à chaleur air-air ?

La pompe à chaleur air-air, aussi connue sous le nom de climatisation, offre la possibilité de chauffer et de rafraîchir un logement en utilisant le même équipement. Dans cette configuration, ce système de chauffage chauffe une habitation en diffusant de l’air chaud dans l’espace, à travers une ou plusieurs unités intérieures. Ces dernières peuvent, entre autres, prendre la forme de consoles murales (comme la Nagano Console de Thermor).
 

Comment ça marche une pompe à chaleur air-eau ?

Une pompe à chaleur aérothermique, comme la pompe à chaleur air-eau, est raccordée au circuit de chauffage central. Ce type de pompe à chaleur repose sur le principe de chauffer l’eau du système de chauffage, qui est ensuite diffusée dans les radiateurs ou le plancher chauffant. Selon le modèle, cet appareil peut également fournir de l’eau chaude sanitaire à votre foyer. 
 

Une pompe à chaleur peut-elle aussi rafraîchir l’air ?

Installer une pompe à chaleur répond généralement à un besoin de se chauffer de manière économique et écologique. Mais saviez-vous que certains modèles peuvent également contribuer à rafraîchir votre intérieur en été ? Cette fonctionnalité, appelée mode réversible, séduit de plus en plus de foyers soucieux de leur niveau de confort thermique tout au long de l’année. Voyons ensemble comment cette technologie fonctionne et dans quels contextes elle s’avère réellement pertinente.
 

Le principe du fonctionnement réversible

Contrairement aux idées reçues, une pompe à chaleur ne se limite pas à chauffer votre intérieur. Certains modèles, dits réversibles, sont capables d’inverser leur cycle thermodynamique. En mode chauffage, l’équipement capte les calories de l’air extérieur pour les restituer à l’intérieur. En mode rafraîchissement, il fait l’inverse : il absorbe la chaleur de votre logement et la rejette à l’extérieur. Ce principe, comparable à celui d’un réfrigérateur, permet d’abaisser la température ambiante de quelques degrés et d’apporter une sensation de confort appréciable, notamment pendant la période estivale.
 

Dans quels cas utiliser cette fonction ?

La fonction rafraîchissement d’une pompe à chaleur réversible est idéale dans les régions où les étés restent modérés et où les pics de chaleur sont ponctuels. Elle convient également aux logements bien isolés, où un léger abaissement de température suffit à préserver une atmosphère intérieure agréable. 

Pompe à chaleur et consommation électrique : ce qu’il faut savoir

Les pompes à chaleur font partie des systèmes de chauffage les plus performants du marché et sont très économes en énergie. Quelle est la consommation électrique de cet appareil ? Faisons le point.
 

Le COP, un indicateur clé de votre consommation

Même si de nombreux éléments extérieurs sont à prendre en compte, la consommation d'une pompe à chaleur peut être évaluée grâce à son Coefficient de performance (COP). Ce dernier représente le rapport entre la chaleur restituée dans votre logement et l'énergie utilisée pour la produire.

Un coefficient de performance élevé indique que votre pompe à chaleur est performante, tout en consommant moins d'électricité.

Le COP est une donnée cruciale pour votre équipement. Pour mieux comprendre, un COP de 4 signifie que pour chauffer une pièce, votre pompe à chaleur consomme 1 kWh d'électricité pour produire 4 kWh d'énergie thermique. Plus le coefficient est élevé, meilleur est le rendement !
 

Facteurs influençant la consommation électrique

Même avec un COP élevé, une pompe à chaleur n’aura pas exactement le même rendement selon le type de logement qu’elle est amenée à chauffer. Les principaux facteurs influençant la consommation sont au nombre de trois. Découvrez en plus sur le rendement d'une pompe à chaleur.
 

Taille de l'espace à chauffer

Le premier de ces facteurs est la superficie du logement. Plus votre maison est grande, plus la pompe à chaleur devra travailler dur pour satisfaire votre demande. Par conséquent, votre facture électrique augmentera proportionnellement à la taille de votre habitation, et ce, même si votre appareil est extrêmement performant. 
 

Niveau d'isolation

Installer une pompe à chaleur dans un logement peu ou mal isolé est une mauvaise idée. Pourquoi ? Parce que les déperditions thermiques seront telles que vous perdrez tous les bénéfices de votre pompe à chaleur : 

• Votre consommation électrique s’envolera ;
• Les performances de la pompe à chaleur seront réduites ;
• Et vous obtiendrez un moins bon retour sur investissement. 

Il est donc primordial d’effectuer un bilan thermique avant de songer à installer une pompe à chaleur, et d’effectuer des travaux d’isolation si besoin.  
 

Température extérieure

Le froid peut avoir des répercussions sur le fonctionnement de votre pompe à chaleur aérothermique. Les températures plus basses rendent plus difficile la capture des calories présentes dans l'air, ce qui nécessite que le compresseur de votre pompe à chaleur active le système de dégivrage.

Cela entraîne également une réduction du COP saisonnier en raison de l'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur. Pendant cette période, vous pouvez constater une légère augmentation de votre consommation électrique, mais celle-ci sera temporaire, le temps que la période de froid passe.

Il est également important de noter que de grandes différences de température entre l'air évacué et l'air extérieur peuvent provoquer la formation de givre au niveau des sorties d'évacuation. Les pompes à chaleur aérothermiques sont conçues pour faire face à cette situation sans consommation excessive d'énergie. Elles passent en inversion de cycle, fournissant de l'eau chaude pour permettre au groupe extérieur de se dégivrer naturellement.

Quels éléments impactent le rendement d'une pompe à chaleur ?

La performance d'un modèle de pompe à chaleur peut varier en fonction de plusieurs facteurs. C'est pourquoi il est essentiel d'étudier quel système de chauffage convient le mieux à votre foyer afin de vous équiper d'un appareil fiable et parfaitement dimensionné.
 

Technologie utilisée

Utilisée en tant que système de chauffage, on peut dire que la pompe à chaleur air-eau a un meilleur COP que la pompe air-air. 

Cependant, selon les marques, cette différence s’estompe. Chez Thermor, nous vous proposons par exemple : 

• Notre pompe air-eau Aérolia dont le COP peut atteindre jusqu’à 4,5 selon les modèles et la gamme Auréa dont le COP peut atteindre jusqu'à 4,96 selon les modèles.
• Côté pompes à chaleur air-air, nous vous proposons la gamme Nagano Murale dont le COP peut atteindre 4,6 en fonction des modèles. 
   

Qualité de l'installation

Tout comme chaque foyer est unique, les pompes à chaleur le sont également. Elles sont souvent disponibles en plusieurs puissances pour offrir un choix varié. Cependant, il est important de ne pas privilégier les modèles surdimensionnés, mais d’opter plutôt pour celui qui correspond aux besoins de chauffage de votre maison.

Le fait de surdimensionner votre système de chauffage présente plusieurs inconvénients : 

• Une puissance excessive entraînera inévitablement une surconsommation d'énergie. 
• Votre facture énergétique sera plus élevée.
• Votre pompe à chaleur s’usera prématurément.
• Et le coût d'achat sera également plus élevé.

Nous vous recommandons de faire appel à un expert du domaine afin d'obtenir une estimation précise de la puissance idéale de votre pompe à chaleur, permettant ainsi de maximiser les économies d'énergie. Pour une aide au choix et des conseils personnalisés, n’hésitez pas à contacter l’un de nos Conseillers Experts Thermor. 
 

Conditions environnementales

Comme nous l’avons dit plus haut, selon les conditions météorologiques et géographiques de votre habitation, les rendements de la pompe à chaleur ne seront pas les mêmes. Les pompes à chaleur aérothermiques sont moins performantes lorsque les températures sont négatives. Notez cependant que la plupart des appareils peuvent continuer à fonctionner jusqu’à -10 °C, voire moins. Notre pompe à chaleur air-eau Aérolia Thermor peut par exemple fonctionner jusqu’à une température de -25 °C*.

*Selon modèle.
 

Installation et entretien d’une pompe à chaleur : les bonnes pratiques

Installer une pompe à chaleur ne s’improvise pas. Pour profiter pleinement de ses performances et assurer sa longévité, certaines étapes clés doivent être respectées, tant lors de la pose que dans l’entretien régulier de l’appareil. L’accompagnement d’un professionnel certifié RGE et la mise en application de certains gestes d’entretien rudimentaires garantissent un fonctionnement optimal de l’appareil, saison après saison.
 

Les étapes de l’installation

Quel que soit le cas de figure, l’installation d’une pompe à chaleur doit être effectuée par un professionnel certifié RGE pour vous garantir des performances et une intégration optimale au sein de votre logement. Pour bien entamer ce projet, il convient donc de commencer par effectuer une étude thermique, qui permet d’évaluer les besoins énergétiques de votre logement en fonction de différents critères et de dimensionner correctement l’appareil. Vient ensuite le choix de l’emplacement, qui reste indispensable pour assurer un échange d’air efficace et limiter le risque de nuisances sonores pour vous-même et votre voisinage. S’ensuit alors la pose de l’équipement (et notamment son raccordement hydraulique et électrique), avant que celui-ci soit finalement mis en service par l’installateur professionnel mandaté. 
 

Les points clés pour un bon entretien

Faire appel à un professionnel pour assurer la maintenance de votre pompe à chaleur est essentiel pour garantir ses performances et sa longévité. Lors de l’entretien, le technicien agréé vérifie l’état des filtres, inspecte les connexions électriques et hydrauliques, et s’assure du bon fonctionnement des composants. À noter que pour les modèles contenant plus de 2 kg de fluide frigorigène, une visite annuelle par un professionnel certifié est d’ailleurs obligatoire, conformément à la réglementation en vigueur.
 

Durée de vie et maintenance préventive

Une pompe à chaleur bien entretenue peut atteindre une durée de vie moyenne de 15 à 20 ans. La clé de sa longévité réside dans une bonne maintenance préventive régulière qui vous permet d’anticiper l’usure des composants et de limiter les risques de panne. Cela inclut, entre autres, l’entretien de l’unité extérieure et de son ventilateur, le nettoyage des filtres des unités intérieur et la surveillance du niveau hydraulique de l’installation de manière régulière.
 

Les avantages d'une pompe à chaleur air-eau

Aujourd’hui, les pompes à chaleur air-eau séduisent de plus en plus les ménages de par leur capacité à assurer un excellent niveau de confort thermique et la possibilité pour vous de garder la main sur votre consommation énergétique. 

Une solution économique et écologique

La pompe à chaleur air-eau se distingue avant tout par son excellent rendement énergétique. Pour 1 kWh d’électricité consommée, elle est capable de restituer 3 à 5 kWh de chaleur. Ce coefficient de performance élevé vous offre ainsi la possibilité de réduire significativement vos dépenses de chauffage. À cela s’ajoute un véritable atout écologique : en effet, la pompe à chaleur air-eau puise les calories présentes dans l’air extérieur (soit une ressource gratuite et renouvelable) et n’utilise de l’électricité que pour assurer son propre fonctionnement. Son installation est donc un projet idéal dans le cadre de l’aménagement d’une nouvelle maison individuelle, mais aussi dans le cadre de travaux de rénovation énergétique (en remplacement d’une chaudière au gaz ou au fioul, par exemple).
 

Chauffage et eau chaude avec un seul équipement

Autre avantage important à souligner : la pompe à chaleur air-eau ne se limite pas à chauffer votre intérieur. Associée à un ballon d’eau chaude sanitaire, elle peut également couvrir les besoins en eau chaude du foyer. Cette double fonction permet de centraliser la production de chaleur et d’optimiser l’espace disponible, en supprimant le besoin de multiplier les équipements. Vous bénéficiez ainsi d’un système polyvalent, autonome et conçu pour simplifier votre quotidien, tout en vous garantissant un niveau de confort constant.