La pompe à chaleur (aérothermie) est une solution performante pour produire de la chaleur à partir de l’énergie gratuite puisée dans l’environnement. L'air emmagasine une grande quantité de chaleur, inépuisable et propre, sans cesse renouvelée.
La pompe à chaleur est un appareil capable de capter cette énergie thermique (chaleur) de l’environnement extérieur (énergie gratuite) pour la restituer à l’intérieur d’un bâtiment dans le but de le chauffer.
La pompe à chaleur est composée de 4 éléments principaux :
le compresseur
deux échangeurs l’un pour capter l’énergie à l’extérieur (évaporateur), l’autre pour la restituer à l’intérieur (condenseur)
Le compresseur va aspirer le fluide frigorigène qui est sous forme de gaz à basse température. En comprimant le gaz, sa température va s’élever en même temps que sa pression. Nous aurons donc à la sortie du compresseur un gaz chaud à une pression élevée.
Le gaz chaud va être dirigé vers un échangeur (appelé condenseur) dans lequel circule un fluide à réchauffer (eau du réseau de chauffage par exemple ou air intérieur). Le gaz chaud va donc transmettre une partie de son énergie au fluide à chauffer dont la température va augmenter. Ce faisant, le gaz frigorigène va condenser, c’est à dire qu’il va passer de l’état gazeux à l’état liquide (d’où le nom de condenseur).
Le frigorigène à l’état liquide, qui est toujours à pression élevé, va être ensuite détendu au travers du détendeur. C’est à dire que la pression va chuter abaissant ainsi la température du frigorigène qui reste à l’état liquide. A la sortie du détendeur, la température du frigorigène beaucoup plus basse et est inférieure à la température de la source de récupération.
Le frigorigène, froid et à l’état liquide, va traverser un deuxième échangeur (appelé évaporateur) dans lequel circule le fluide extérieur (air extérieur) qui est plus chaud que le frigorigène. Ce dernier va donc récupérer l’énergie (les calories) de ce fluide extérieur. En récupérant cette énergie, le frigorigène va entrer en ébullition et donc se transformer en gaz (évaporation) d’où le nom d’évaporateur. Le gaz ainsi formé est ensuite aspiré par le compresseur pour un nouveau cycle.
La pompe à chaleur permet de prélever cette chaleur présente dans l'environnement et de la transférer à un niveau de température plus élevé dans les logements afin de les chauffer.
La pompe à chaleur sert donc à : - récupérer de l’énergie dans le milieu extérieur (air) grâce à l’évaporateur, - remonter le niveau de température de cette énergie thermique, via le compresseur, - transférer cette énergie au bon niveau de température au milieu intérieur que l’on souhaite chauffer.
C’est pour effectuer ces opérations (remontée du niveau de température de la chaleur captée et transfert de la chaleur d’un milieu vers un autre) qu’a lieu la consommation d’énergie électrique.
Un atout majeur des pompes à chaleur réside dans leur faible consommation d’énergie électrique au regard de l’énergie thermique restituée : en effet, pour 1 kWh d’énergie électrique consommée, ce sont 3 à 4 kWh d’énergie thermique qui sont restituées au bâtiment. Soit 2 à 3 kWh d’énergie renouvelable et gratuite qui sont récupérées, transférées et utilisées pour le chauffage.
Ainsi, la pompe à chaleur permet de couvrir 100% des besoins de chauffage d’un logement en consommant seulement 30% d’énergie électrique, les 70% restants étant puisés dans l’environnement tout en le préservant (ces chiffres peuvent varier suivant le matériel, la source d’énergie extérieure et les conditions de fonctionnement).
Le Coefficient de Performance
Le Coefficient de Performance ou COP caractérise la capacité de l’appareil à restituer de la chaleur et permet de comparer les performances des appareils entre eux sous des conditions d’essais identiques car normalisés (EN14511).
Le COP (Coefficient de Performance) d’une machine correspond au rapport entre l’énergie thermique utile restituée pour le chauffage (Q2) et l’énergie électrique nécessaire pour faire fonctionner la pompe à chaleur (W). C’est l’équivalent d’un rendement mais appliqué à une pompe à chaleur.
Soit : COP = Q2/ W
Un COP égal à 3 signifie que l’énergie thermique utile restituée pour le chauffage est 3 fois supérieure à l’énergie électrique consommée et donc facturée.
