Il existe dans notre environnement une réserve inépuisable d'énergie dont la production et l'utilisation sont respectueuses de l'environnement. On connaît par exemple la production d'électricité à partir de l'énergie solaire ou éolienne. Mais il n'y a pas que la production durable d'électricité qui est aujourd'hui possible, il y a aussi le chauffage écologique - grâce aux pompes à chaleur. Chez Buderus, vous découvrirez comment est conçu un chauffage par pompe à chaleur et comment il fonctionne.
La pompe à chaleur - structure et fonctionnement expliqués simplement
Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur ? Il s'agit en principe d'un système de chauffage particulièrement écologique et efficace. Elle utilise l'énergie disponible dans notre environnement (air, terre et eau souterraine). Pour expliquer les choses simplement, les pompes à chaleur extraient la chaleur de l'environnement à l'aide d'électricité et d'un fluide frigorigène et la transportent dans les pièces d'habitation. Pour le processus de production de chaleur, elles utilisent jusqu'à 75 % de chaleur ambiante et seulement 25 % d'électricité.
La structure et le mode de fonctionnement des pompes à chaleur sont comparables à un appareil que l'on trouve dans tous les ménages : le réfrigérateur. Celui-ci prélève de la chaleur à l'intérieur et la transfère à l'extérieur - l'intérieur ou les aliments sont ainsi refroidis. Dans le cas de la pompe à chaleur, le processus fonctionne à l'inverse.
Vous souhaitez en savoir plus sur les pompes à chaleur ? Nous vous donnons un aperçu de toutes les informations à connaître sur les pompes à chaleur !
Le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur en détail
Une pompe à chaleur absorbe la chaleur du sol, de la nappe phréatique ou de l'air et la transmet à une installation de chauffage via un circuit de réfrigérant. Nous décrivons le fonctionnement d'une pompe à chaleur en cinq étapes :
- La pompe à chaleur absorbe la chaleur. Cela se fait par exemple par des ventilateurs (pompe à chaleur air-eau) qui aspirent l'air extérieur et transmettent sa chaleur au moyen d'un échangeur de chaleur.
- La chaleur obtenue fait s'évaporer un fluide frigorigène.
- Cette vapeur est comprimée dans un compresseur alimenté en électricité. Cela fait monter la température dans le comprimé.
- Un échangeur de chaleur placé en aval extrait à nouveau la chaleur de la vapeur comprimée et la transfère à un système de distribution et d'accumulation de chaleur qui alimente l'installation de chauffage ou d'eau chaude.
- Le fluide frigorigène se liquéfie ensuite et le cycle recommence.
Consommation d'énergie des pompes à chaleur
La chaleur contenue dans le sol, l'air et les eaux souterraines est en principe librement disponible. Toutefois, cette chaleur doit d'abord être traitée et acheminée dans les pièces d'habitation. Pour cette fonction, la pompe à chaleur a besoin d'électricité. Le rendement (voir également le coefficient de performance annuel) indique la quantité d'électricité que votre pompe à chaleur doit utiliser pour fournir une certaine quantité d'énergie thermique. En d'autres termes, il s'agit de savoir combien de kilowattheures de chaleur l'appareil peut « tirer » d'un kilowattheure d'électricité, c'est-à-dire, en fin de compte, quelle est son efficacité.
La température de la source d’énergie a également une influence sur la consommation électrique des pompes à chaleur. En principe, plus la différence de température entre la source de chaleur et l’eau de chauffage est importante, plus la pompe à chaleur consomme d’énergie.
En prenant l’exemple d’une pompe à chaleur air-eau, il est clair que lorsque la température extérieure est modérée à 10 °C, la pompe à chaleur a besoin de moins d’électricité pour amener la température intérieure à 21 °C. S’il y a de la glace à -10 °C à l’extérieur, elle a besoin de plus d’électricité. Pour les pompes à chaleur eau-eau et eau-eau, les températures extérieures ne sont guère pertinentes, car leurs sources d’énergie - sol et eau souterraine - ont toujours les mêmes températures à une certaine profondeur.
Bon à savoir :
Les appareils modernes de Buderus utilisent une technologie à onduleur, dans laquelle le compresseur ajuste en continu la puissance en fonction des besoins. Dans ce contexte, on parle de pompes à chaleur modulantes. Le résultat est un net gain d’efficacité. Avec nos pompes à chaleur, vous pouvez donc compter sur une qualité élevée et une puissance calorifique optimale.
Refroidir la maison avec une pompe à chaleur?
Certaines pompes à chaleur ont une double fonction : elles peuvent également inverser le cycle du réfrigérant. La chaleur est extraite des pièces de votre maison et évacuée vers l’extérieur. Vous pouvez donc utiliser des pompes à chaleur pour refroidir votre maison de différentes manières - de la même manière qu’avec les climatiseurs. Cependant, cela ne fonctionne que pour les pompes à chaleur réversibles, et sur certains modèles, une fonction de refroidissement peut également être installée ultérieurement.
Les pompes à chaleur géothermiques et les pompes à chaleur eau-eau conviennent particulièrement comme solutions de rechange pour les systèmes de climatisation. Ces types utilisent idéalement un chauffage par le sol pour refroidir les pièces. Les pompes à chaleur à air avec fancoils et ventilo-convecteurs marquent également des points avec leur deuxième fonction en mode de refroidissement. De nombreuses pompes à chaleur air-eau de haute qualité sont également conçues comme des appareils de refroidissement dès le départ, à condition qu’une vanne à quatre voies soit installée à l’intérieur du circuit de réfrigérant.
Chez Buderus, vous en apprendrez plus sur la façon de refroidir votre maison avec une pompe à chaleur.
Construction d’une pompe à chaleur : ce sont les composants
Pourquoi faut-il du réfrigérant dans un chauffage par pompe à chaleur ? Comment fonctionne le compresseur et le circuit de chauffage ? Différents composants travaillent ensemble dans la construction et le fonctionnement d’une pompe à chaleur. Nous les résumons brièvement pour vous.
- Réfrigérant: Un réfrigérant est une substance qui peut transporter de l’énergie thermique. La capacité à s’évaporer même à basse température est décisive à cet égard. Le point d’ébullition se situe entre -12 et -57 °C, selon le réfrigérant.
- Évaporateur: Ici, la chaleur est transférée au circuit de la pompe à chaleur : le réfrigérant absorbe la chaleur et s’évapore.
- Compresseur: Dans le compresseur ou le compresseur à alimentation électrique, la pression sur la vapeur de réfrigérant est augmentée. La température augmente proportionnellement.
- Condenseur: Dans cette étape du processus, la chaleur est transférée au circuit de chauffage, le réfrigérant se liquéfie à nouveau. Le condenseur est donc également appelé condenseur.
- Soupape de détente: Dans la dernière étape, la pression du réfrigérant est encore abaissée et le circuit de réfrigération recommence.
Tous les types de pompes à chaleur fonctionnent-ils de la même manière ?
La structure générale de la pompe à chaleur est la même pour chaque type. La fonction d’une pompe à chaleur air-eau ne diffère donc pas fondamentalement de la fonction d’une pompe à chaleur eau-eau de saumure, car le circuit de refroidissement fonctionne toujours de la même manière. Seule la source de chaleur est différente pour chaque type de pompe à chaleur et doit être exploitée différemment.
| Type de pompe à chaleur | Source de chaleur | Particularité de la fonction |
|---|---|---|
| Pompe à chaleur à air | L’air ambiant |
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| Pompe à chaleur géothermique | Géothermie |
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| Pompe à chaleur eau-eau | Eaux souterraines |
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Comment fonctionne le chauffage par pompe à chaleur en hiver?
Pomper de la chaleur dans la maison à des températures inférieures à zéro - cela semble paradoxal. Comment une pompe à chaleur fonctionne-t-elle dans des températures glaciales ? C’est très simple : ce qui est pour nous un froid glacial, cela fournit toujours suffisamment d’énergie environnementale pour chauffer une pompe à chaleur. La clé est le réfrigérant, qui a un point d’ébullition très bas, s’évapore et devient chaud en le comprimant. Même en hiver, le circuit de réfrigérant fonctionne sans problème à l’aide d’un évaporateur, d’un compresseur et d’un condenseur.
- Pour les pompes eau-eau et géothermiques, la saison est de toute façon insignifiante, car les températures dans les eaux souterraines et dans la terre sont constantes toute l’année.
- Les pompes à chaleur à air fonctionnent également à basse température grâce au faible point d’ébullition des réfrigérants courants. Cependant, l’efficacité se détériore avec une différence de température plus élevée entre la source de chaleur et l’eau de chauffage.
- S’il fait trop froid pour le processus de production de chaleur, une résistance chauffante électrique est utilisée pour les pompes à chaleur. Cependant, le chauffage supplémentaire avec de l’électricité n’est généralement nécessaire qu’à partir de -20 °C.
Si vous disposez d'une installation de chauffage existante, mais que vous souhaitez chauffer de manière plus efficace et plus écologique, un chauffage hybride est intéressant pour vous. Un système hybride de pompe à chaleur avec chaudière à gaz à condensation est par exemple une option très appréciée.