L’essence du fonctionnement de la pompe à chaleur réside dans la conversion de l’énergie thermique prélevée dans l’environnement (le circuit primaire) en énergie utile pour le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire (le circuit secondaire).
L’évaporateur et le condenseur transfèrent l’énergie produite dans les circuits secondaires et sont, avec le compresseur et le détendeur, les principaux composants du circuit. Le fonctionnement d’une pompe à chaleur à compresseur est basé sur l’utilisation de ressources énergétiques naturelles du sol, de l’air atmosphérique, de l’eau de surface ou souterraine.
Les pompes à chaleur sont de plus en plus utilisées dans les constructions modernes à haut rendement énergétique. Elles sont automatisées, sans entretien et économiques. Avec une pompe à chaleur correctement montée, les factures de chauffage de l’immeuble peuvent être considérablement réduites et l’investissement rapidement amorti.
Les pompes à chaleur à air peuvent être utilisées à la fois pour le chauffage et le refroidissement d’un bâtiment. Elles constituent une excellente alternative aux pompes à chaleur géothermiques. Elles sont idéales lorsqu’il n’y a pas assez de place sur le terrain pour monter un échangeur de chaleur enterré.
Il existe deux types de pompes à chaleur à air. La plus utilisée est la pompe air-air. Elle récupère la chaleur de l’air et la transfère ensuite à l’air intérieure du bâtiment ou, selon la saison, à l’extérieur de la maison.
Un autre type de pompe à air est la pompe air-eau qui offre un facteur d’efficacité élevé même lorsque la température de l’air est négative. Les pompes air-eau peuvent être utilisées pour chauffer l’immeuble et produire de l’eau chaude sanitaire. Ces pompes peuvent également refroidir le bâtiment grâce à l’inversion de cycle.
Les pompes à chaleur à absorption sont montées dans les endroits où il y a un excès de chaleur perdue ou de chaleur technique. Les pompes à chaleur à absorption se distinguent des pompes à chaleur à compresseur par leur fonctionnement mû différemment. Elle nécessite la fourniture de chaleur plutôt que d’électricité. L’électricité n’est nécessaire que pour alimenter les pompes. Les pompes à chaleur à absorption se composent d’un condenseur, d’un évaporateur et d’une vanne d’expansion. Le rôle du compresseur mécanique, qui est utilisé dans une pompe à chaleur à compresseur, est remplacé par un ensemble de dispositifs tels qu’un variateur, un chauffe-eau et une pompe, appelé compresseur thermique.
Des pompes à chaleur à absorption ammoniac-eau et bromure de lithium-eau sont disponibles sur le marché. Pour les unités au bromure de lithium, le réfrigérant est l’eau et l’absorbeur est le bromure de lithium. Dans le cas des unités d’ammoniac, l’ammoniac est le réfrigérant et l’eau est l’absorbeur.
Les pompes à chaleur géothermiques sont le type de pompe à chaleur le plus économique. Ils utilisent l’énergie du sol, des puits profonds, de l’eau des lacs ou des cours d’eau au moyen de collecteurs. Une température du sol stable permet d’obtenir des paramètres de fonctionnement constants. C’est la base du fonctionnement économique du système qui assure une température constante (chauffage) dans la maison.
Les collecteurs de sol sont disponibles en 2 versions – horizontale ou verticale. L’échangeur de chaleur de surface utilise l’énergie du soleil et de l’eau de pluie, c’est pourquoi le bon aménagement du terrain joue un rôle essentiel. En inversant le cycle, la pompe à chaleur peut également assurer une fonction de refroidissement. Les pompes à chaleur réversibles sont plus chères que les pompes à chaleur traditionnelles. Elles permettent non seulement d’alimenter un système de chauffage central et de chauffer l’eau chaude sanitaire, mais aussi de rafraîchir les pièces en été. Selon la saison, l’échangeur de chaleur à plaques brasées monté dans la pompe à chaleur fonctionne comme un condenseur ou un évaporateur.
Les pompes à chaleur dédiées sont utilisées dans les pays au climat plus froid, où la climatisation n’est pas nécessaire et où l’utilisation de pompes à chaleur réversibles n’est donc pas rentable. Comme la pompe à chaleur dédiée ne sera orientée que vers le chauffage, les coûts d’exploitation seront beaucoup plus faibles que pour les pompes à chaleur réversibles.
Les pompes à chaleur industrielles peuvent fournir du chauffage et du refroidissement en utilisant l’énergie provenant de divers processus. Le montage d’une pompe à chaleur à eau de forte puissance dans les bâtiments industriels peut générer des avantages importants en termes de réduction des coûts, d’émissions et d’amélioration de la qualité de l’air.
La pompe fonctionne en recueillant l’eau du processus industriel dans un réservoir. En été, l’eau stockée est refroidie par un circuit de ventilation. En hiver, en revanche, les réservoirs servent de source de chaleur primaire de la pompe à chaleur. L’eau du réservoir est dirigée vers l’évaporateur de la pompe à chaleur, où elle cède sa chaleur au réfrigérant. L’eau du chauffage central est chauffée dans le condenseur de la pompe et la chaleur générée alimente le système de chauffage central.
