Pompes à chaleur : efficaces et respectueuses de l'environnement

Les pompes à chaleur peuvent être définies comme une “machine thermique qui, en utilisant un gaz réfrigérant dans un cycle thermodynamique fermé, transfère la chaleur de l’environnement naturel, air, eau ou sol, vers un bâtiment ou des applications industrielles en inversant le flux naturel de la chaleur, de sorte qu’elle circule d’une température plus basse à une température plus élevée”.

Par conséquent, les pompes à chaleur sont des équipements capables de transférer la chaleur entre deux milieux à différentes températures. Autrement dit, de “pomper” la chaleur entre eux, ce qui confère à ces équipements une série d’avantages :

Ce sont des équipements capables de chauffer des espaces en exploitant la chaleur disponible dans un milieu extérieur (air, eau ou sol) qui est à une température plus basse et, inversement, en inversant leur cycle de fonctionnement, de refroidir ces espaces en évacuant la chaleur vers un milieu extérieur à une température plus élevée.
En captant la chaleur disponible à partir de sources externes, elles utilisent une énergie provenant de sources renouvelables : l’air (aérothermie), l’eau (hydrothermie) ou le sol (géothermie).
Avec l’énergie d’alimentation de l’équipement, elles transportent une quantité beaucoup plus importante d’énergie thermique. Cet effet “multiplicateur” les rend hautement efficaces.
Elles permettent d’exploiter les sources d’énergie résiduelle disponibles dans notre environnement pour chauffer ou refroidir l’air ambiant, qu’elles proviennent des propres systèmes de climatisation (par exemple, la ventilation) ou de processus liés à l’activité humaine (eaux usées, processus industriels, etc.).

COMMENT FONCTIONNE UNE POMPE À CHALEUR ?

Pour effectuer ce transfert de chaleur, les Pompes à Chaleur exploitent la grande capacité des fluides réfrigérants à céder de la chaleur lorsqu’ils passent de l’état gazeux à l’état liquide et à absorber de la chaleur lorsqu’ils effectuent le processus inverse. Pour cela, les propriétés thermodynamiques de ce fluide, qui circule dans un cycle thermodynamique fermé, sont modifiées. De cette manière, en variant l’état et les propriétés physiques de ce fluide dans ce cycle, il est possible de transférer la chaleur dans le sens souhaité, en apportant de la chaleur à un espace ou en l’en extrayant.

Ce cycle est appelé “Cycle Frigorifique par compression”, et sa représentation est illustrée dans la figure suivante, où sont identifiés les quatre processus qui le définissent :

Processus d’évaporation : l’absorption de chaleur (refroidissement) a lieu, par évaporation du fluide réfrigérant à basse pression à l’intérieur d’un échangeur thermique appelé Évaporateur.
Processus de compression : la pression du gaz et son contenu énergétique sont augmentés à l’aide d’un Compresseur.
Processus de condensation : la chaleur est cédée (chauffage), le gaz se condense à haute pression dans un autre échangeur thermique, appelé Condenseur, où le fluide réfrigérant se liquéfie.
Processus d’expansion : la pression du fluide réfrigérant est réduite, à l’aide d’une Vanne ou d’un Dispositif d’Expansion, passant de l’état liquide à un mélange liquide et vapeur.

QUELS SONT LES COMPOSANTS DES POMPES À CHALEUR ?

Ces processus sont réalisés par les composants principaux déjà mentionnés : Évaporateur, Compresseur, Condenseur et Dispositif d’Expansion. Il faut y ajouter, dans le cas des Pompes à Chaleur réversibles, la Vanne Inverseuse ou à 4 Voies, qui permet d’inverser le sens du cycle frigorifique, de sorte que l’échangeur intérieur qui agit comme “Évaporateur” dans le cycle de production de froid devient un “Condenseur” dans le cycle de production de chaleur, et l’échangeur extérieur qui agit comme “Condenseur” dans le cycle de production de froid devient un “Évaporateur” dans le cycle de production de chaleur.

Échangeur intérieur <-> côté installation (espace à climatiser)

Échangeur extérieur <-> côté source (air, eau ou sol)

CONSIDÉRATIONS POUR SON INSTALLATION

Au cours de la dernière décennie, la technologie des Pompes à Chaleur a considérablement évolué. Elles sont plus efficaces, grâce à l’amélioration de leurs composants et de leur conception. Elles offrent une plus grande capacité de régulation et de communication avec d’autres systèmes.

AVANTAGES DES POMPES À CHALEUR

Confort. Elles maintiennent une température ambiante adéquate à tout moment grâce à leur grande capacité de régulation.
Efficacité. Elles multiplient la puissance électrique ou thermique absorbée par l’énergie captée à partir de sources externes gratuites.
Économie. Une partie seulement de l’énergie thermique produite provient de l’énergie électrique ou thermique absorbée, ce qui réduit les coûts d’exploitation.
Fiabilité. Il s’agit d’une technologie avancée et éprouvée, utilisée dans les secteurs ayant de grands besoins en climatisation.

CONCLUSION

La pompe à chaleur, la meilleure option pour la climatisation. La pompe à chaleur capte l’énergie de l’environnement naturel (air, eau ou sol) et la transporte à l’intérieur des bâtiments pour les chauffer.