Fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible : l’essentiel à savoir

Fonctionnement pompe à chaleur réversible : Vous saurez tout

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Une pompe à chaleur réversible est utilisée pour chauffer une habitation, produire de l’eau chaude sanitaire, au même titre que de rafraîchir l’air ambiant. Cet appareil multifonction est indispensable pour faire des économies d’énergie et vous assurer un confort thermique à la maison. Mais comment fonctionne-t-il ? Son mécanisme est-il différent des pompes dites classiques ? Après la lecture de cet article, le fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible va vous paraître beaucoup plus simple.

Comment fonctionne une pompe à chaleur réversible ?

La PAC réversible fonctionne comme n’importe quel type de pompe à chaleur aérothermique, qui puise de l’énergie dans l’air, ou géothermique qui puise de l’énergie dans les sols et l’eau des nappes. 

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible repose sur 4 étapes :

1. La première étape consiste à capter les calories présentes dans le milieu extérieur (air, sol, eau), grâce à l’évaporateur aux allures de radiateur de voiture. 
2. La deuxième étape vise à faire monter en température l’énergie récupérée, à l’aide d’un compresseur. 
3. La troisième à transférer l’énergie dans ou en dehors du logement que l’on souhaite chauffer ou rafraîchir. 
4. La dernière étape consiste enfin à baisser la pression de la pompe grâce au détendeur pour absorber de nouveau l’énergie extérieure et démarrer alors un nouveau cycle. 

C’est au cours de ces opérations de montée en température et de transfert de chaleur d’un milieu à un autre que l’appareil consomme de l’électricité. Mais je vous rassure, la PAC réversible dépense peu d’énergie électrique au regard de l’énergie thermique restituée. 

Une pompe présentant un coefficient de performance (COP) de 3 consomme 1 kWh d’électricité et restitue en moyenne 3 kWh de chaleur. On dit aussi que 1 kWh d’électricité consommée peut produire jusqu’à 7 kWh d’énergie thermique. Tout dépend évidemment du modèle de pompe choisi, des conditions de fonctionnement et du climat de la région où vous résidez.

Mais tout cela ne vous dit pas comment la pompe à chaleur produit de l’air froid. J’en viens tout de suite au fait.

Comment faire du froid avec une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur réversible produit du chaud et refroidit l’air. C’est la température extérieure qui permet d’activer la réversibilité de l’appareil. Elle est composée d’une unité extérieure et d’un module intérieur. 

Lorsqu’il fait froid dehors, l’air produit des calories, absorbées par l’évaporateur qui contient un fluide frigorigène ou caloporteur. L’air froid est ensuite transformé en air chaud, injecté à l’intérieur du logement. 

Mais lorsqu’il fait chaud en pleine saison estivale, le système s’inverse. Les calories sont prélevées directement depuis le logement pour les rejeter à l’extérieur. L’air chaud baisse en température de l’ordre de 3 à 4°C environ.

Le changement de mode s’effectue grâce à la température de consigne renseignée sur le thermostat de l’appareil. Si vous avez par exemple programmé votre PAC sur 20°C et que la température ambiante est supérieure à 25°C, le rafraîchissement se met en route automatiquement.

Voyons maintenant ce qui régit le fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible.

Les modes de fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible

Si vous êtes un peu perdu avec les concepts de production de chaleur et de réversibilité pour comprendre le fonctionnement d’une pompe à chaleur, pas d’inquiétude. Je vous explique tout en détail.

Le mode chauffage

Revenons sur les quatre étapes nécessaires à la production de chauffage. Ce schéma devrait vous simplifier la compréhension du mécanisme thermodynamique d’une pompe à chaleur.

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Quel est le fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible ? La PAC fonctionne en circuit fermé dans lequel circule un fluide frigorigène. 

Les calories sont d’abord extraites dans l’air extérieur, le sol ou l’eau de la nappe. Elles sont alors transférées au fluide frigorigène qui se vaporise (phase 1). Autrement dit, en récupérant l’énergie, le fluide entre en ébullition et se transforme en gaz.

Le fluide est ensuite aspiré par le compresseur qui élève sa température (phase 2). La compression va créer un gaz chaud avec une pression élevée. 

Le fluide cède sa chaleur au circuit de chauffage et éventuellement à l’eau chaude sanitaire, puis au condenseur, appelé aussi échangeur thermique. Le gaz se refroidit ; il se condense et redevient liquide (phase 3).

C’est alors que le détendeur abaisse la pression du fluide (phase 4) lui permettant de commencer un nouveau cycle.

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Le mode rafraîchissement

Il existe deux manières d’obtenir de l’air frais. La pompe extrait dans un premier cas les calories à l’aide d’un système passif, économique mais peu efficace. La pompe fonctionne dans un second cas comme un réfrigérateur, grâce à un refroidissement actif plus performant.

Le refroidissement passif, appelé aussi naturel, est typiquement celui exercé par les pompes à chaleur eau-eau et sol-eau pour refroidir l’eau présente dans les conduits du logement (au mur ou au sol). Le refroidissement actif correspond, lui, au fonctionnement des pompes à chaleur air-air et air-eau. L’évaporateur est dans ce cas utilisé comme condenseur. Il transfère alors la chaleur présente à l’intérieur du logement vers l’extérieur.

Bon à savoir : ne pas confondre la PAC réversible avec la climatisation. La différence ? La pompe rafraîchit l’air quand le climatiseur produit, lui, de l’air froid. Le climatiseur est aussi plus énergivore en électricité lorsque que la pompe puise, elle, son énergie dans des sources naturelles et renouvelables.

Chaque modèle de pompe à chaleur réversible possède des caractéristiques qui lui sont propres. Je vais donc à présent vous expliquer les spécificités de chaque type de pompe.

Les particularités des différentes pompes à chaleur réversibles

Il faut savoir qu'il existe plusieurs types de pompes à chaleur réversibles. C’est important d’en parler parce que chaque équipement fonctionne différemment.

Les pompes à chaleur géothermiques

Les PAC géothermiques (sol-eau et eau-eau) sont avant tout des systèmes de chauffage. L’énergie est extraite des sols ou des nappes souterraines. Ces pompes offrent toutefois la possibilité de rafraîchir votre habitation. Mais le mode réversible les rend beaucoup moins performantes. 

Comment ça marche ? Pendant l’été, la chaleur est prélevée depuis le logement, puis rejetée dans le sol. Le captage horizontal avec eau glycolée et sondes verticales, stocke une partie de l’énergie dans les capteurs, pouvant d’ailleurs servir à la reprise du chauffage à l’arrivée de l’automne ou de l’hiver.

Les pompes à chaleur aérothermiques

Vous vous demandez s’il est possible de chauffer et de rafraîchir votre maison avec une pompe à chaleur air-air ou air-eau ? Les pompes à chaleur aérothermiques sont les dispositifs les plus adaptés au mode réversible.

Pour faire varier la température de votre logement, les PAC air-air distribuent l’énergie via un bloc intérieur intégré dans votre plafond, gainé ou installé en bas du mur. 

L’avantage d’une PAC air-air, c’est de pouvoir choisir entre :

• un système mono-split (une seule pièce chauffée ou rafraîchie)
• un système multi-split prenant en charge plusieurs espaces (séjour, chambres, cuisine, salle d’eau).

Les pompes à chaleur air-eau distribuent en revanche l’énergie sous forme d’eau (chaude ou froide). Le module intérieur sert d’unité intermédiaire pour diffuser la chaleur dans toute l’habitation. La condition est d’être équipé a minima de radiateurs ventilos-convecteurs ou d’un plancher chauffant et rafraîchissant. 

S’il semble pertinent d’installer une pompe à chaleur réversible, encore faut-il savoir quels modèles de pompe sont en mesure d’alimenter votre chauffage ou de rafraîchir votre intérieur.

Est-ce que toutes les pompes à chaleur sont réversibles ?

La réversibilité est une option performante pour réguler la température de votre logement toute l’année. Mais elle n’est en aucun cas obligatoire à l’achat de votre pompe à chaleur.

D’ailleurs, il n’est jamais trop tard pour installer des modules complémentaires. Dans le cas de la PAC air-eau, un kit peut même s’ajouter au dispositif simple, sans option réversible. 

Pour savoir si votre pompe à chaleur déjà installée est réversible, je vous conseille de retrouver la plaque signalétique de votre appareil, en déclipsant sa façade. Relevez le code produit et contactez le fabricant. Le marquage Eurovent sur votre pompe est dans tous les cas la garantie d’une PAC réversible. La puissance calorifique et la puissance frigorifique sont conformes aux valeurs communiquées par le fabricant.

Demandez toujours conseil à un expert pour obtenir des renseignements et procéder à l’installation de votre pompe à chaleur. 

Comme une pompe fonctionne selon la température extérieure, il vous faudra par exemple mesurer :

• le coefficient de performance saisonnier 
• le coefficient d’efficacité frigorifique relatif à votre pompe et à votre situation.

Besoin d’informations ? Écrivez-moi en bas de page dans la zone réservée aux commentaires, je réponds à toutes vos questions.

Ce qu’il faut retenir de la pompe à chaleur réversible

En résumé, une PAC réversible permet de profiter de votre logement au chaud ou au frais, hiver comme été. Aussi, voici 5 points importants à retenir sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur réversible :

• elle fonctionne comme toutes les autres pompes à la seule différence qu’elle inverse son mécanisme thermodynamique en fonction de la température extérieure ;
• elle transforme les calories de l’air froid extérieur en air chaud à l’intérieur du logement ;
• elle expulse l’air chaud du bâtiment pour rafraîchir l’air ambiant intérieur ;
• elle consomme moins d’électricité qu’un climatiseur électrique et génère moins d’impacts sur l’environnement ;
• les PAC aérothermiques réversibles sont les plus performantes et s’adaptent à de nombreuses situations (changement de température notamment).