Principe de la pompe à chaleur
Alors que normalement la chaleur se diffuse du milieu le plus chaud vers le plus froid jusqu’à l’égalité des températures, une pompe a chaleur est un système thermodynamique permettant de transférer la chaleur dans le sens inverse. Plus précisément une pompe a chaleur permet de prendre les calories d’une source froide et inépuisable pour réchauffer un local. Une source a une température T donnée possède toujours de la chaleur (ou calories) quelle que soit sa température.une source contenant aucune calories a une température de zéro Kelvin ou -273°C.
Par quel procédé est-il possible de transférer des calories du milieu le plus froid vers le milieu le plus chaud?
Ceci ce fait a l’aide d’un fluide frigorigène ou gaz .Partant du milieu froid (par exemple dehors il fait 4°C)ce fluide a une température disons de -10°C. Par apport a l’extérieur ce fluide est très froid, il va donc se réchauffer jusqu’à 4°C. Ensuite, il va passer par un compresseur qui va faire augmenter sa pression, ce qui va faire augmenter sa température(à 20°C par exemple) et va réchauffer le local(jusqu’à 15°C), qui est initialement à la même température que dehors. Puis le fluide qui est refroidi(il a apporté de la chaleur au milieu à réchauffer)et sous pression, va passer au détendeur qui va diminuer la pression(jusqu’à la pression initiale) donc aussi la température. On se retrouve donc au point de départ avec une température négative.
Ce qui donne la capacité à ce fluide d’effectuer un cycle c’est qu’ à -10°C il n’est pas à l’état solide. On l’appelle fluide frigorigène.
Schéma de principe d’une PAC à détente directe
L’appareil, qui prélève de la chaleur à la source froide grâce au circuit de captage, dispose de quatre organes principaux :
- le condenseur (source chaude) : le fluide frigorigène libère sa chaleur au fluide secondaire (eau, air…) en passant de l’état gazeux à l’état liquide,
- le détendeur : il réduit la pression du fluide frigorigène en phase liquide.
- l’évaporateur (source froide) : la chaleur est prélevée au fluide secondaire pour vaporiser le fluide frigorigène.
- le compresseur : actionné par un moteur électrique, il élève la pression et la température du fluide frigorigène gazeux en le comprimant
Il existe deux technologies différentes :
La détente directe : elle se compose d’un seul circuit. Le fluide frigorigène passe directement dans le sol chauffant ou les convecteurs. Le circuit de captage joue le rôle d’évaporateur et le circuit de chauffage celui de condenseur.
Les fluides intermédiaires : la PAC possède un circuit séparé pour le captage, la pompe à chaleur et le chauffage. Ce système est un peu plus coûteux mais plus performant, notamment pour le rafraîchissement, et il contient bien moins de fluide frigorigène.
Il existe également des systèmes mixtes.
