Comment sa marche ?
La pompe à chaleur prélève de la chaleur dans le sol, l'air ou l'eau d'une nappe selon le système pour la restituer dans le logement à une température supérieure. Elle est composée des 4 organes représentés ci-dessus : l'évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur, dans lesquels circule un fluide frigorigène soit à l’état liquide soit à l’état gazeux.
Les fluides frigorigènes utilisés sont encore émetteurs de gaz à effet de serre mais ne sont plus nocifs pour la couche d'ozone comme l'était le R22 qui est désormais interdit. Actuellement les fluides nécessaires au fonctionnement d'une PAC sont nommés : HFC (R407C, R410A, R417A).
Quels sont les différents systèmes existants ?
Classification selon le circuit du fluide :
- à détente directe, un seul circuit : le fluide frigorigène circule en circuit fermé dans la pompe, les capteurs et les émetteurs de chaleur. Ce type de pompes à chaleur contient beaucoup de fluide frigorigène.
- mixtes, deux circuits : celui du fluide frigorigène des capteurs et de la pompe à chaleur et celui de l’eau chaude des émetteurs.
- à fluides intermédiaires, trois circuits : le circuit frigorifique de la pompe à chaleur, le circuit des capteurs où circule de l’eau additionnée d’antigel et enfin, le circuit qui alimente en eau chaude les émetteurs.
Classification selon le type de capteur :
Les Pompes à chaleurs géothermiques : elles puisent la chaleur par le biais de tube enterrés dans le sol ou dans l’eau d’une nappe.
Deux types de capteurs existent :
Les capteurs horizontaux :
- Type de logement : maison individuelle généralement.
- Type de tube : polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène.
- Propriété de l'installation : enterrées en boucle entre 1,2 m et 1,50 m, en fonction des types de sols et des expositions.
- Type du fluide : eau additionnée d’antigel ou fluide frigorigène de la pompe à chaleur circulent en circuit fermé dans les boucles.
- Type d'équipement :
- PAC à fluides intermédiaires
- PAC à détente directe
- PAC mixte.
- Longueur des tubes : plusieurs centaines de mètres. Ils sont repliés en boucles distantes d’au moins 60 cm, pour éviter un prélèvement trop important de la chaleur du sol. Dans le cas contraire, il y aurait des risques de gel du sol.
Avantages : Elles sont moins onéreuse que les PAC à capteurs verticaux. La pelouse, les massifs de fleurs et les buissons peuvent cohabiter avec le capteur horizontal enterré.
Inconvénient : Elles sont nécessitent de disposer d’une surface de terrain importante.
Les capteurs verticaux :
- Type de logement : maisons individuelles et aussi de petits ensembles de logements et d’immeubles de bureaux qui sont limités par la surface environnante.
- Type de tube : polyéthylène.
- Propriété de l'installation : deux tubes formant un U sont installés dans un forage (jusqu’à 80 m de profondeur) et scellés par du ciment. Dans la plupart des cas, on réalise plusieurs forages qui doivent être distants d’au moins 10 m. La surface au-dessus du capteur doit être perméable (pas de terrasse ou de construction) et ne pas être traversée par des réseaux d’eau (risque de gel). Le terrain ne doit pas être trop pentu, pour ne pas avoir à faire de remblai.
- Type du fluide : eau additionnée d’antigel.
- Type d'équipement : PAC à fluides intermédiaires
- Longueur des tubes : environ 70 m de profondeur chacune et distantes d’au moins 10 m peuvent convenir pour chauffer une maison de 120 m2 habitables (en fonction de la zone climatique et de l’isolation de la maison).
Avantage : L'emprise au sol est nettement plus réduite.
Inconvénients : La réalisation du forage exige un minimum de place (au minimum 10m²) et une bonne accessibilité. Ces systèmes sont plus coûteux.
D'autres types de systèmes :
Les PAC sur eau de nappe : la chaleur est prélevée dans l’eau de nappes aquifères peu profondes (moins de 100 m) captée par forage. On les appelles en général pompes eau / eau. Celles-ci nécessitent un ou deux forages de 30 à 100 m de profondeur.
L’eau peut aussi être prélevée dans une rivière selon le débit prélevé par la pompe, le débit d’étiage du cours d’eau et le type de cours d’eau (domanial ou non). La mise en place de ce type de capteur peut être soumis à une déclaration ou à une autorisation et assujetti à une redevance du domaine public (rivières domaniales).
Les pompes à chaleur Aérothermiques :
Les PAC aérothermiques puisent la chaleur directement dans l’air ambiant, extérieur ou intérieur au logement. Le COP ou rendement de la PAC Air/Air ou Air/Eau est directement proportionnel à l’air extérieur. Plus il fait froid à l’extérieur, moins la PAC est performante. La température de l’air extérieur varie beaucoup au cours de l’année et peut descendre très bas en hiver. En conséquence, les performances des PAC aérothermiques varient elles aussi largement.
- Type de logement : maison individuelle, neuve ou ancienne généralement.
- Propriété de l'installation :
- Les pompes monoblocs : elles sont constituées d’un seul élément.
- Les splits : elles sont composées de deux unités séparées, reliées par le circuit de liquide frigorigène.
- Type d'équipement :
- PAC à détente directe
- PAC mixtes
- Type d’émetteurs de chaleur :
- Plancher chauffant
- Radiateurs basse température
- Ventilo-convecteur
Deux types de pompe existent :
Une pompe air extérieur / air intérieur chauffe directement l’air du logement par le biais d’un ou plusieurs ventilo-convecteurs à détente directe. Les PAC sur air extérieur peuvent être réversibles et assurer le rafraîchissement du logement en été.
La pompe à chaleur air extrait / air neuf ou VMC double flux thermodynamique couple une ventilation mécanique contrôlée (VMC) double flux et une PAC Air/Air. Elle assure à la fois le renouvellement de l’air du logement et son préchauffage : la PAC récupère la chaleur de l’air extrait par la VMC dans les pièces de service (cuisine, salle de bains et WC) et préchauffe ainsi l’air neuf soufflé dans les pièces à vivre (séjour, chambres). Pour que le système fonctionne, l’air doit pouvoir circuler d’une pièce à l’autre.
Quel est la durée de vie d'une PAC ?
Comme une chaudière classique, la pompe à chaleur a une durée de vie de l’ordre de 15 ans. Les capteurs enterrés ont une durée de vie beaucoup plus longue, supérieure à 40 ans. Selon le type de pompe à chaleur, différentes sortes d’émetteurs équipent l’installation.
Quels sont les systèmes d'appoint adaptés ?
Ces PAC peuvent être intégrées à une installation de chauffage central classique existante (pompes à chaleur « en relève de chaudière »).
Selon les systèmes une PAC peut-être couplée à :
- Un plancher chauffant basse température
- Des radiateurs basse température
- Des ventilo-convecteurs à eau
- Des ventilo-convecteurs à détente directe
Les PAC aérothermiques sont toujours munies d’un système de chauffage d’appoint. De plus pour l’eau chaude sanitaire, un appoint ou une installation indépendante est nécessaire.
Le système convient-il au rafraîchissement en été ?
Une pompe à chaleur permet également de rafraichir l'été de 3 à 4° C de moins que l'air extérieure.
Quels sont les précautions à prendre ?
Le COP, Coefficient de Performance représente la performance énergétique de la pompe à chaleur fonctionnant en mode chauffage. Il correspond au rapport entre l'énergie utile (chaleur restituée pour le chauffage) et l'énergie consommée (facturée) pour faire fonctionner la pompe à chaleur. Il
est mesuré en laboratoire selon des normes européennes. Il est conseillé de choisir une PAC d'un COP d'un minimum de 3,3.
Quel entretien est-il nécessaire au système ?
Pour les pompes aérothermiques :
- il faut veiller régulièrement à ce qu’aucun obstacle (feuilles d’arbres, objets divers) ne vienne gêner la circulation de l’air.
- Les bouches d’insufflation et les unités à détente directe doivent être dépoussiérées et nettoyées périodiquement (à l’eau savonneuse).
Pour les pompes géothermiques : l’utilisateur n’a pas d’entretien particulier à assurer lui-même. Un entretien annuel réalisé par une société spécialisée et respectant la réglementation existante est obligatoire pour toute installation d’une PAC nécessitant plus de 2 litres de liquide frigorigène. Celui-ci contrôlera en particulier l’étanchéité du circuit frigorifique ;
Que faire d’une PAC en fin de vie ?
Elle doit être démontée par un spécialiste qui récupérera le fluide frigorigène pour le recycler ou le détruire. Les PAC anciennes contiennent des fluides frigorigènes maintenant interdits, ce fluide doit être récupéré par une entreprise habilitée à la manipulation des fluides (inscrite en préfecture) pour être traités ou détruits.
 
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