Le sol ou l’eau souterraine possède donc une quantité de chaleur renouvelée sans cesse grâce au rayonnement solaire et à la capacité thermique du sous-sol.
Puiser de la chaleur pour la transférer dans un autre milieu est un principe bien connu des industries frigorifiques.
Principe selon lequel un fluide frigorigène, à l’intérieur d’un circuit frigorifique, lorsqu’il est compressé ou détendu, permet :
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D'’absorber de la chaleur « du sol », en se vaporisant dans l’évaporateur (l’évaporateur est le dispositif extérieur dans le cas d’une pompe à chaleur),
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De restituer de la chaleur absorbée en se condensant dans le condenseur (le condenseur est la partie chaude, qui va céder des calories dans la pièce ou l’immeuble à chauffer).
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L’énergie mécanique nécessaire au déplacement du fluide frigorigène et à ses changements d’état, est apportée par un compresseur, lui-même fonctionnant à l’électricité.
Ce cycle est appelé cycle frigorifique
Cycle frigorifique "aérothermie"
Source Mitsubishi Electric
Pour réaliser ce transfert de calories, seul le compresseur et les ventilateurs (ou pompes) du système sont raccordés électriquement. Comme les calories prélevées dans le milieu naturel sont gratuites et qu’une grande partie de l’électricité fournie au compresseur est transformée en chaleur, un chauffage thermodynamique consomme moins d’énergie qu’il n’en fournit. Ce phénomène est défini par le Coefficient de Performance ou COP. C’est le rapport entre la puissance nominale de chauffage et la puissance absorbée par la PAC.
Si nous appelons :
E l’évaporateur, et PE, la puissance en kW absorbée à l’évaporateur,
C le condenseur, et PC, la puissance en kW évacuée à l’évaporateur,
P, le compresseur, et PP la puissance en kW apportée ou consommée par le compresseur,
Par exemple, nous avons :
PE, la puissance en kW absorbée à l’évaporateur = 2 kW
PP la puissance en kW consommée par le compresseur = 1 kW
PC, la puissance en kW évacuée au condenseur = donc 2 + 1 = 3 kW
C’est la puissance récupérée dans la pièce à chauffer.
Le COP, coefficient de performance de la machine = PC/PP = 3 !
Le fonctionnement de la PAC est réversible grâce à une vanne quatre voies : l’évaporateur devient condenseur et vice-versa. En été, la PAC devient un climatiseur : elle absorbe alors la chaleur pour refroidir les pièces et l’évacue dans l’air extérieur, de l’eau ou le sol.
Dans ce cas, la PAC est dite réversible
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
C’est le principe du chauffage dit thermodynamique basé sur la récupération de chaleur gratuite dans l’environnement extérieur, du sol ou l’eau présente dans le sous-sol de nos maisons et de nos immeubles.
La pompe à chaleur puise les calories dans l'environnement abondant et gratuit et le restitue au logement à un coût très économique. La pompe à chaleur est un équipement muni d’un compresseur électrique qui permet ainsi des économies d’énergie jusqu‘à 70% par rapport à un chauffage électrique direct. Bien entendu, par rapport à de simples convecteurs électriques, le coût d’installation est nettement plus important : pompe à chaleur, puits, réseaux de tuyauteries, …
Rendement de la pompe à chaleur ou COP (coefficient de performance)
En utilisant 1 kWh d‘électricité pour faire fonctionner la pompe à chaleur, vous pouvez récupérer gratuitement jusqu'à 3 ou 4 kWh naturellement présents dans l'environnement tout en le préservant.
Ce passage de 1 à 3 est appelé COP (coefficient de performance de la pompe à chaleur) , c’est pour ainsi dire le rendement. Oui le rendement d’une PAC, pompe à chaleur, est bien supérieur à 1, il est dans cet exemple de COP = 3 !
