Tout savoir sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur air-eau

Une pompe à chaleur air/eau est composée de plusieurs éléments indispensables à son fonctionnement. Évaporateur, compresseur ou condenseur, détendeur, on décrypte les différents composants d’une PAC.

L’évaporateur

L’évaporateur est l’élément qui capte les calories présentes dans l’air extérieur. Lorsque l’air entre en contact avec la paroi, il transmet son énergie au fluide frigorigène, qui s’évapore alors à très basse température.

Cette pièce est le point de départ du cycle thermodynamique. Elle interagit directement avec le ventilateur extérieur, qui assure l’arrivée d’air, ainsi qu’avec le compresseur, qui lui compresse le fluide pour augmenter encore sa température.

Le compresseur

Il a pour rôle d’augmenter la pression et la température du fluide frigorigène après son passage dans l’évaporateur. En comprimant le fluide et en le transformant à l’état gazeux, il lui permet d’atteindre une température suffisante pour transférer la chaleur au circuit de chauffage. C’est un élément central de la pompe à chaleur air/eau, qui doit être particulièrement surveillé pour éviter tout dysfonctionnement.

Le condenseur

Le condenseur est un échangeur thermique dans lequel le fluide frigorigène transfère son énergie au circuit de chauffage ou au ballon d’eau chaude sanitaire. En se refroidissant, le fluide repasse progressivement à l’état liquide.

Le détendeur

Une fois que la chaleur a été transférée au circuit de chauffage, le fluide frigorigène passe dans le détendeur. Ce dernier va réduire la pression du fluide, lui permettant ainsi de se refroidir afin de recommencer le cycle. Le détendeur est le dernier composant de la pompe à chaleur air/eau.

Une pompe à chaleur air/eau peut être monobloc ou split.

La PAC monobloc regroupe l’ensemble du circuit thermodynamique dans l’unité extérieure. L’eau du circuit de chauffage circule ensuite directement entre cette unité et le réseau intérieur. Ce fonctionnement simplifié réduit les contraintes techniques et facilite l’installation, car aucune manipulation du fluide frigorigène n’est nécessaire. Elle offre ainsi une bonne compacité et sa maintenance est généralement plus simple.

À noter : La mise en œuvre et les performances peuvent se complexifier si le groupe extérieur est loin de la chaufferie.

À l’inverse, la pompe à chaleur split possède une unité extérieure et une unité intérieure qui jouent des rôles complémentaires. Le module externe est doté du compresseur et de l’évaporateur. À l’intérieur, vous retrouvez le bloc qui contient le condenseur et les différents composants du circuit hydraulique.

Le fluide frigorigène circule entre les deux unités, ce qui permet une plus grande adaptation, notamment dans les logements de grande superficie. Un technicien habilité et certifié doit impérativement contrôler et mettre en service l’installation.

Le coefficient de performance énergétique, aussi appelé COP, indique le rendement de la pompe à chaleur. En d’autres termes, c’est le rapport entre l’énergie thermique restituée au logement et l’énergie électrique consommée pour la produire.

Concrètement, un COP de 4 signifie que l’appareil fournit quatre fois plus d’énergie qu’il n’en consomme. Ce coefficient varie en fonction de plusieurs facteurs, notamment la température extérieure ou le matériel installé.

Comme le dit le célèbre adage "une image vaut mille mots", retrouvez donc ci-dessous notre schéma simplifié du fonctionnement d'une pompe à chaleur air/eau.

Seules certaines pompes à chaleur air/eau sont réversibles. Dans ce cas, le système aérothermique qui chauffe le fluide frigorigène en hiver peut être inversé afin de diffuser de l’air frais en été. Pour ce faire, la pompe à chaleur récupère les calories présentes dans le logement et les rejette à l’extérieur, à l’instar d’une climatisation.

L’air frais peut être diffusé par différents systèmes. Vous pouvez installer un plancher chauffant-rafraîchissant, qui permet une baisse douce et homogène de la température, ou des ventilo-convecteurs capables d’abaisser rapidement la température.

Toutefois, il convient de bien anticiper les besoins énergétiques en amont de l’installation. En effet, cette solution de pompe à chaleur air/eau réversible peut être insuffisante dans les régions qui atteignent des températures élevées en été, car cette méthode offre un gain de fraîcheur d’environ 4°C.

Que ce soit en rénovation ou en neuf, plusieurs types de pompes à chaleur existent et vous permettent de profiter de températures agréables toute l’année. En fonction de vos besoins, vous pouvez opter pour une PAC air/air, hybride ou géothermique.

La pompe à chaleur air/air

La PAC air/air fonctionne sur le même principe que le système air/eau, en transformant les calories présentes dans l’air en chaleur. En revanche, la chaleur n’est pas transférée vers un circuit hydraulique, mais diffusée directement dans la pièce choisie via les unités intérieures.

La plupart des modèles présents sur le marché sont réversibles, et vous permettent de chauffer l’hiver et de refroidir l’été. Réactive et efficiente, la pompe à chaleur air/air est un choix judicieux en l’absence de chauffage central. Quant au COP moyen, il est bien souvent plus élevé que celui d’une PAC air/eau.

La pompe à chaleur hybride

La pompe à chaleur hybride utilise deux technologies différentes pour assurer une température idéale à chaque saison. La pompe à chaleur air/eau assure le chauffage lorsque les conditions météorologiques sont clémentes. La chaudière prend le relais quand les températures extérieures chutent drastiquement.

Cette association des deux méthodes offre un confort optimal, tout en préservant la consommation d’énergie. En plus, ce type d’installation choisit de manière autonome quelle source de chaleur utiliser suivant les performances de la pompe à chaleur ou le prix des énergies.

La pompe à chaleur géothermique

La géothermie consiste à capter les calories présentes dans le sol ou dans l’eau pour les transformer en chaleur. La pompe à chaleur géothermique nécessite d’enterrer des capteurs et des sondes dans lesquels circule un fluide caloporteur ou de l’eau. Ce dernier va alors transmettre la chaleur aux différents éléments (radiateurs, ballons).

L’avantage de ce système repose sur la température constante du sous-sol, qui offre un rendement élevé même en cas de froid intense.

La PAC géothermique assure le chauffage, l’eau chaude sanitaire, et dans certains cas, peut également fournir un rafraîchissement passif. La restitution de la chaleur ou du froid s’effectue via un plancher chauffant ou des radiateurs hydrauliques. La pompe à chaleur géothermique offre un COP compris entre 3 et 5. C’est généralement le meilleur COP par rapport aux autres types de PAC dans toutes les conditions météorologiques.

Plusieurs critères essentiels doivent être pris en compte afin de bien choisir la pompe à chaleur air/eau et bénéficier de performances optimales et durables.

Dans un premier temps, vous devez évaluer vos besoins thermiques. Pour cela, prenez en compte la surface, les contraintes techniques liées au logement, l’isolation, les émetteurs (radiateurs, plancher chauffant, unité intérieure), les appareils dépendants (ballon thermodynamique, pilotage connecté), les températures extérieures locales et également votre “température de confort”.

Vous pouvez ensuite comparer le COP des appareils souhaités et la puissance de l'appareil à température de base extérieure (suivant la zone climatique).

Enfin, faites appel à un professionnel RGE afin d’assurer une pose conforme.

Avec la pompe à chaleur air-eau, plus besoin de rénover tout votre système de chauffage. 

Dans la plupart des cas, il peut être intégré de manière transparente à votre configuration existante, ce qui entraîne des économies de coûts. Le processus d’installation est relativement simple et il existe même des subventions disponibles qui peuvent aider à réduire les dépenses globales.

Même dans les régions glaciales, sachez que les PAC sont autonomes jusqu’à -15°C. Les pompes à chaleur présentent des économies d’énergie notables, notamment en favorisant l’utilisation de sources d’énergie renouvelables, respectueuses de l’environnement et également plus rentables au quotidien.