La pompe à chaleur est devenue un élément essentiel pour de nombreuses habitations. Elle permet de bénéficier d’un système de chauffage écologique, économique et performant.
Sommaire
Les composants pour faire fonctionner une pompe à chaleur
- Mais comment fonctionne une pompe à chaleur ?
- En quoi consiste cet équipement ?
- Quels sont ses différents composants ?
Dans cet article, nous vous proposons de répondre à ces questions en détaillant les technologies et les éléments constitutifs d’une pompe à chaleur moderne.
Le principe de base du fonctionnement d’une pompe à chaleur
Avant de nous intéresser aux composants d’une pompe à chaleur, penchons-nous sur son principe de fonctionnement général. Une pompe à chaleur utilise l’énergie présente dans l’air extérieur ou dans le sol (chaleur géothermique) pour chauffer ou refroidir une habitation.
Ce processus exploite la capacité des fluides frigorigènes
- – substances dont le point d’ébullition est particulièrement bas
- – à changer d’état à partir de faibles variations de température.
Le tout se produit alors en respectant un cycle thermodynamique précis.
Les quatre phases du cycle thermodynamique d’une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur suit un cycle thermodynamique bien établi, qui s’articule généralement autour de quatre phases :
- L’évaporation
- La compression
- La condensation
- La détente
Durant ces quatre phases, le fluide frigorigène individuel subit des transformations successives. Nous allons donc détailler chaque étape et les composants principaux qui y jouent un rôle.
Autre article : Les différents types de pompes à chaleur pour les particuliers
Phase 1 : L’évaporation
L’évaporateur est le principal élément impliqué dans cette première phase. Il s’agit au sens strict d’un échangeur de chaleur sous forme de serpentin (généralement constitué de cuivre) traversé par le fluide frigorigène à l’état liquide. Lorsque la pompe à chaleur fonctionne en mode chauffage, cet élément capte les calories présentes dans l’environnement extérieur (air, sol, eau) et transfère cette énergie thermique au fluide frigorigène.
Sous l’action de cette chaleur, le liquide s’évapore et se transforme en gaz, passant d’une basse pression vers une haute pression. Cette transformation de phase provoque également une augmentation significative du volume.
Phase 2 : La compression
La deuxième phase du cycle thermodynamique implique le compresseur, l’un des principaux composants d’une pompe à chaleur, souvent considéré comme le “cœur” du système. Le compresseur aspire le gaz généré pendant la phase d’évaporation et le comprime fortement, ce qui a pour effet d’accroître encore sa pression et sa température.
Plusieurs technologies de compresseurs existent : rotatif, scroll, à piston, notamment mais c’est bien leur capacité à réchauffer ce gaz qui permet à la pompe à chaleur de transférer l’énergie captée vers l’intérieur de l’habitation.
Phase 3 : La condensation
Lors de la troisième phase, le fluide frigorigène gazeux et sous haute pression entre dans le condenseur, un second échangeur de chaleur, où il est refroidi. Ce refroidissement peut intervenir par convection naturelle ou forcée, grâce à l’intervention d’un ventilateur externe (dans le cas des pompes à chaleur aérothermiques) ou encore grâce à un circuit d’eau (géothermiques ou aquathermiques).
Cette baisse de température entraîne alors une nouvelle transformation de phase : cette fois-ci, le gaz se condense et redevient liquide, libérant au passage une quantité importante de chaleur récupérable par le système de chauffage interne (radiateurs, plancher chauffant, etc.).
Phase 4 : La détente
Enfin, avant d’entamer un nouveau cycle thermodynamique, le liquide frigorigène doit passer du haut niveau de pression à un niveau plus faible pour revenir à son état initial. C’est le rôle du détendeur. Cet organe mécanique fait baisser la pression et la température du fluide de manière progressive et contrôlée, favorisant ainsi sa réutilisation dans l’évaporateur à basse pression lors du prochain cycle.
Autres composants essentiels d’une pompe à chaleur
Outre les quatre organes principaux que sont l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur, une pompe à chaleur moderne est également équipée d’autres éléments importants :
- Un ventilateur, souvent inclus dans l’unité extérieure des pompes à chaleur air-eau ou air-air. Son rôle est de forcer la circulation de l’air au travers de l’évaporateur pour favoriser le transfert optimal des calories.
- Une régulation électronique, qui a pour but de contrôler et d’ajuster en permanence les paramètres de fonctionnement de la pompe à chaleur (pression, température, débit,…) en fonction des besoins de l’habitation.
- Des vannes de réglage et de sécurité, qui permettent de contrôler le passage du fluide frigorigène au sein du circuit.
Au final, toutes ces technologies et composants interagissent efficacement et en parfaite harmonie pour assurer le fonctionnement optimal d’une pompe à chaleur et générer un chauffage ou un refroidissement confortable, économiquement performant et respectueux de l’environnement. N’hésitez donc pas à vous renseigner davantage sur ces équipements pour apprécier pleinement leurs avantages et leur potentiel d’utilisation dans votre habitation.
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