Le condenseur dans une pompe à chaleur

Explications

Fonction du condenseur dans le circuit thermodynamique

Dans une pompe à chaleur, le condenseur joue un rôle particulièrement important : il récupère les calories de l’air extérieur transférées par le fluide frigorigène après sa compression, pour la diffuser ensuite au sein du circuit de chauffage ou d’eau chaude sanitaire du logement. 
 

Différence entre condenseur et évaporateur

Il ne faut pas confondre le condenseur avec l’évaporateur, même si ces deux éléments fonctionnent ensemble au sein du circuit thermodynamique. L’évaporateur est chargé de capter les calories présentes dans l’air extérieur ou dans le sol (en fonction du type de pompe à chaleur). Il transforme le fluide frigorigène liquide en gaz en absorbant de l’énergie thermique. Le condenseur, lui, fait exactement l’inverse : il libère cette énergie en transformant le gaz chaud en liquide. 

Position dans le circuit

Où se situe le condenseur ?

Le condenseur se situe juste après le compresseur dans le circuit thermodynamique. Une fois que le fluide frigorigène a été compressé et porté à haute température, il est dirigé vers le condenseur pour y céder les calories qu’il transporte. En outre, dans une pompe à chaleur, le condenseur est souvent intégré à l’unité intérieure de l’installation.

Interaction avec les autres composants : compresseur, détendeur, fluide frigorigène

Le fonctionnement du condenseur n’a de sens que s’il est mis en corrélation avec les actions des autres éléments clés de la pompe à chaleur. Le compresseur, par exemple, augmente la pression et la température du fluide frigorigène. C’est lui qui “prépare” le gaz chaud pour qu’il libère efficacement sa chaleur dans le condenseur. Une fois le fluide condensé, le détendeur abaisse sa pression avant qu’il retourne dans l’évaporateur, prêt à recommencer le cycle.

Types de condenseurs

Condenseur à air

Le condenseur à air est le plus courant, notamment dans les pompes à chaleur air-air. Il utilise simplement l’air ambiant pour évacuer la chaleur du fluide frigorigène. Ce type de condenseur fonctionne grâce à un échangeur traversé par le fluide et ventilé pour accélérer la libération de chaleur.

Condenseur à eau

Le condenseur à eau repose sur l’utilisation d’un fluide caloporteur (généralement de l’eau) pour absorber la chaleur du fluide frigorigène. Il est plus souvent utilisé dans les pompes à chaleur air-eau ou géothermiques, où il transfère la chaleur vers un plancher chauffant, des radiateurs ou encore un ballon d’eau chaude.
 

Condenseur à plaques

Compact, très performant et particulièrement adapté aux installations modernes, le condenseur à plaques est composé de fines plaques métalliques superposées, entre lesquelles circulent les deux fluides (réfrigérant et caloporteur). 
 

Fonctionnement du condenseur dans une pompe à chaleur

Principe de base

Comme nous l’avons évoqué précédemment, le condenseur reçoit le fluide frigorigène à l’état gazeux, compressé et très chaud. Il est alors chargé de transférer cette chaleur au circuit de chauffage du logement. Pour ce faire, le fluide passe à travers un échangeur, où il cède son énergie à l’eau (dans une pompe à chaleur air-eau ) ou à l’air (dans une pompe à chaleur air-air).
 

Rôle dans la libération de chaleur du fluide frigorigène

C’est au niveau du condenseur que se produit la libération de la chaleur. Le fluide frigorigène, en se refroidissant, transmet son énergie thermique au fluide caloporteur du circuit de chauffage.
 

Passage de l’état gazeux à l’état liquide (condensation)

Ce transfert de chaleur entraîne une transformation physique du fluide frigorigène. Celui-ci passe de l’état gazeux à l’état liquide : c’est la phase de condensation, qui donne son nom au composant. Ce changement d’état est essentiel pour que le fluide puisse ensuite être détendu, évaporé et en mesure de recommencer un nouveau cycle.

Étapes du cycle thermodynamique impliquant le condenseur

Interaction avec le compresseur et l’évaporateur

Le condenseur intervient dans la deuxième moitié du cycle thermodynamique. Avant lui, l’évaporateur capte les calories présentes dans l’air extérieur (ou dans le sol), et le compresseur élève la pression et la température du fluide frigorigène.

Une fois compressé, ce fluide arrive dans le condenseur sous forme de gaz chaud et sous haute pression. Il y libère sa chaleur, qui est alors transmise au système de chauffage. Après cette étape, le fluide passe dans le détendeur, qui abaisse sa pression pour qu’il puisse retourner dans l’évaporateur et recommencer un nouveau cycle.
 

Transformation de l’énergie thermique

Le fluide frigorigène restitue l’énergie accumulée sous forme de chaleur utilisable. Cette chaleur est ensuite diffusée dans le logement, via un réseau hydraulique ou par ventilation selon le modèle.
Condenseur et performance énergétique de la pompe à chaleur
Impact sur le rendement (COP)

Le condenseur joue un rôle direct dans les performances globales de la pompe à chaleur. Mal entretenu, il peut rapidement provoquer une baisse du rendement (COP), augmenter la consommation électrique de l’équipement et provoquer une usure prématurée du compresseur. Son état et sa capacité à bien transférer la chaleur influent donc directement sur l’efficacité énergétique du système. 
 

Importance d’un bon dimensionnement

Le condenseur ne se contente pas de transformer un gaz chaud en liquide : il conditionne la qualité de la chaleur restituée. Un échange thermique insuffisant, ou mal dimensionné peut vite faire chuter l’efficacité de tout le système.