Pompe à chaleur

Pourquoi une pompe à chaleur?

Les changements climatiques et la croissance des prix de l’énergie sont deux problèmes mondiaux actuels. Ils nous obligent à changer rapidement notre vision de l’énergie. Des économies de consommation d’énergie et des productions d’énergie à partir de sources alternatives (chaleur géothermique, énergie solaire, énergie éolienne, énergie hydraulique, …) sont devenues nécessaires.
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Les habitations sont une des plus grandes consommatrices d’énergie en Belgique. Dans cette consommation énergétique d’une famille moyenne le chauffage et l’eau chaude sanitaire en représente 80 à 90 %. Au moyen d’une pompe à chaleur cette énergie peut être produite de manière économique et respectueuse de l’environnement. Une pompe à chaleur puise jusqu’à 65 à 80% de son énergie dans l’environnement (sol, air ou eau) et la livre à une plus haute température à la maison. La pompe à chaleur ne produit donc aucune chaleur, mais transporte (pompe) uniquement l’existante. Cette transformation à une chaleur utilisable demande 20 à 35 % de la chaleur totale livrée sous la forme d’une consommation électrique, dépendante d’ la source de chaleur choisie.

Les coûts de fonctionnement d’une pompe à caleur sont donc bien moindre que ceux d’un système de chauffage cliassique. En plus ce système est autonome, fiable et respectueux de l’environnement, sans émission de CO2 ou d’autres poussières nocives.

STF

Un système de pompe à chaleur est constitué de trois parties essentielles, la Source, la Transformation et le système de Fourniture, en abrévié STF.

L’énergie qui est tirée de la source est, au moyen de la pompe à chaleur, élevée à une plus haute température qui est transférée au système de fourniture de chaleur (chauffage).
La source peut être aussi bien l’air, l’eau que le sol.
La pompe à chaleur convertit l’énergie et la fourni à tous les systèmes connus tels qu’un plancher chauffant, des radiateurs, des convecteurs, … Le boiler d’eau chaude sanitaire peut aussi être relié à ce système.

Fonctionnement du système

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La pompe à chaleur transforme la chaleur de son environnement à une haute et utilisable température et la transporte vers le système de livraison. Le fonctionement d’une pompe à chaleur peut être comparé à celui d’un réfrigérateur. Un réfrigérateur prend la chaleur des aliments et la livre à l’arrière au moyen d’une grille.

Comment fonctionne une pompe à chaleur (PAC) ? Grace à un échangeur placé dans la PAC la chaleur de l’environnement est transférée à un liquide de refroidissement présent en circuit fermé dans la PAC. Ce liquide de refroidissement a déjà comme caractéristique de s’évaporer à faible température (ex. -45°C). Ca se passe donc aussi dans l’échangeur qui est considéré comme évaporateur.

Ensuite la pression du liquide de refroidissement à l’état gazeux est augmentée par un compresseur, ce qui en augmente la température. Une comparaison est possible avec le réchauffement d’une pompe à vélo lors du gonflement des pneus.

Le liquide traverse alors, sous haute pression, un second échangeur (le condenseur) qui livre la chaleur au fluide (souvent de l’eau)du système de fourniture de chaleur.

Enfin le liquide de refroidissement est ramené à faible pression via une vanne d’expansion et le cycle thermodynamique peut reprendre : évaporation, compression, condensation et expansion.

Différentes sources

Une pompe à chaleur tire de la chaleur d’une source, c’est-à-dire son environnement, afin de la donner pour chauffer la construction. Une pompe à chaleur a donc besoin d’une source de chaleur disponible. Il existe trois sources possibles, à savoir le sol, l’eau et l’air.

Dans le cas du sol elle peut être à grande profondeur (30 à 150 m) ou à une très faible profondeur de maximum quelques mètres. Dans le cas e l’air la seule source disponible est l’air extérieur.

Systèmes de fourniture de chaleur

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Le système de fourniture de chaleur est tout comme la source une partie importante du système complet STF. Il faut veiller à ce que la chaleur produite soit distribuée uniformément dans les différentes pièces et avec le plus grand confort possible.

Vu que les installations avec pompe à chaleur fonctionnent avec un chauffage à basse température le système de fourniture de chaleur le plus conseillé est le plancher chauffant. Il donne aussi le meilleur rendement.

Mais des radiateurs, convecteurs, chauffages dans les murs peuvent aussi être couplés à un système de pompe à chaleur.