Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Même si vous ne disposez pas (encore) d'une pompe à chaleur, vous disposez probablement déjà d'un appareil qui fonctionne de manière identique, à savoir votre réfrigérateur. Celui-ci se refroidit parce que le compartiment de congélation comprend un évaporateur dans lequel circule un réfrigérant. Les aliments dans le réfrigérateur libèrent leur chaleur à l'évaporateur et cette chaleur quitte le réfrigérateur via le condenseur noir situé à l'arrière de l'appareil.
La pompe à chaleur respecte les 3 mêmes principes de la physique.
- En cas d'évaporation, la chaleur est absorbée. En cas de condensation, elle est libérée.
- Le point d'ébullition d'un liquide – le point auquel un liquide s'évapore – dépend de la pression de ce liquide. Si la pression augmente, le point d'ébullition augmente.
- La température d'un gaz augmente sous une pression croissante.
Quasiment toutes les pompes à chaleur fonctionnent selon ces principes. On utilise pour ce faire des fluides calorifiques qui atteignent leur point d'ébullition à basse température et basse pression et s'évaporent. Les pompes à chaleur actuellement sur le marché fonctionnent selon le système de compression. Cependant, l'absorption est également possible.
A. Compression
Un évaporateur est en contact avec la source de chaleur (air, eau souterraine ou chaleur terrestre). Un réfrigérant liquide circule dans l'évaporateur. En raison de la différence de température, le liquide absorbe la chaleur de la source de chaleur. Le réfrigérant atteint son point d'ébullition à basse température et s'évapore.
Un compresseur comprime la vapeur (gaz) sous haute pression. La température continue ainsi à monter jusqu'à ce que la vapeur atteigne une température supérieure à celle de l'eau (milieu d’émission calorifique à la place de l’eau) du système de chauffage central ou du chauffe-eau. Ce compresseur fonctionne à l'électricité ou au gaz naturel.
La vapeur réchauffée aboutit dans le condenseur qui fait office d'échangeur de chaleur. La vapeur est à nouveau transformée en liquide (condensation) par contact, via les parois du condenseur, avec l'eau(milieu d’émission calorifique à la place de l’eau) de l'installation de chauffage.
Dans cette phase, la chaleur est donc transférée à l'installation de chauffage. Le fluide gazeux devient à nouveau liquide.
Le fluide continue à se refroidir via une soupape de détente qui abaisse sa pression. De ce fait, le point d'ébullition du liquide diminue. Le réfrigérant peut recommencer sa boucle.
B. Absorption
Un mélange d'eau et d'ammoniac est chauffé dans un générateur par un brûleur gaz.
La vapeur d'ammoniac arrive dans le condenseur où la chaleur est transférée à l'installation de chauffage. L'ammoniac devient à nouveau liquide.
L'ammoniac coule vers l'évaporateur via la soupape de détente.
L'évaporateur soustrait de la chaleur à la source de chaleur (air, eau souterraine ou sol), entraînant à nouveau l'évaporation de l'ammoniac.
Le gaz d'ammoniac se dirige vers un absorbeur où il est absorbé par l'eau. Ce processus génère de la chaleur qui est à nouveau libérée via le condenseur à l'installation de chauffage.
Le liquide refroidi est renvoyé au générateur.