Le principe
La pompe à chaleur travaille sur le même principe qu'un réfrigérateur, mais produit l'effet inverse.
Les calories captées à l'extérieur (le sol ou l'air) sont transmises par évaporation à un fluide frigorifique. Ce fluide s'évapore sous l'effet de cet apport de calories. Il est ensuite comprimé et restitue sa chaleur à l'eau de chauffage par l'intermédiaire d'un condensateur.
Le fluide, après avoir restitué la chaleur, est détendu et s'évapore à nouveau pour recommencer le cycle. La PAC est entraînée par un moteur électrique.
L'énergie électrique absorbée par le moteur est nettement plus faible que l'énergie produite pour le chauffage. Pour 1 kWh d'énergie électrique, 4 kWh de chaleur sont fournis pour le chauffage. 3 kWh d'énergie thermique sont donc gratuits, car ils sont captés dans le sol ou l'air, grâce aux sondes ou à l'aspiration.
La géothermie
L'énergie géothermique (chaleur du sol) est l'énergie calorifique stockée naturellement dans le sol, exploitable et renouvelable.
Déjà à 10 mètres de profondeur sous la surface du sol. Le terrain présente une température constante tout au long de l'année. Plus les forages sont longs, plus la température est élevée.
La température sans le sol augmente de 2° à 3°C tous les 100 mètres.
L'accroissement et la constance de cette température sont des conditions idéales pour l'utilisation de la chaleur au moyen de sondes géothermiques.
Les forages sont de longueurs différentes selon la puissance de la PAC. Ces longueurs peuvent aller de 100 à 200 mètres pour une villa.
La puissance de la PAC est déterminée par le volume à chauffer, le type d'isolation et l'endroit de construction.
L'air
L'air est un élément dans lequel la pompe à chaleur peut tirer des calories en l'aspirant par un conduit relié à l'extérieur du bâtiment qui va traverser un échangeur où les calories sont prélevées et ensuite l'air est rejeté à l'extérieur,
Le positionnement idéal de la PAC est un angle de l'habitation, car cela permet de créer l'aspiration et l'expulsion sur deux façades différentes, empêchant une éventuelle circulation directe de l'air d'une ouverture à l'autre.
Le système est très semblable à celui de la géothermie sur son fonctionnement.
L'avantage de la PAC air-eau réside dans la possibilité d'utilisation de celle-ci à l'extérieur des bâtiments. Elle peut être posée dans le jardin à plusieurs mètres du bâtiment.
Elle est également utilisée pour les régions où les forages ne sont pas permis à cause d'une nappe phréatique.
Les sondes
Les sondes géothermiques sont enterrées verticalement. Celle-ci deviennent des échangeurs de chaleur dans lesquels circule un fluide caloporteur constitué d'eau et d'antigel.
La sonde est introduite dans le sol par forage. Pour un meilleur échange calorifique, entre le sol et le fluide caloporteur contenu dans la sonde, un remplissage du forage est réalisé avec de la bentonit (sorte de ciment).
Le prélèvement calorifique dans le sol peut être évalué à 50W par mètre linéaire de sonde.
Les différentes PAC
Chaque situation devra être étudié pour définir les meilleures solutions.
Pompe à chaleur air-eau
Elle utilise la chaleur de l'air. Même avec des températures négatives, elle offre une solution de chauffage économique. Silencieuse, efficace et bon marché.
Elle aspire l'air extérieur, le refroidit et le restitue. Ce type de pompes à chaleur peut s'utiliser jusqu'à une altitude de 1000 mètres. L'installation de ce type de pompe à chaleur ne nécessite aucune autorisation.
Points importants:
- Aucune autorisation n'est nécessaire, donc un gain de temps dans la réalisation
- S'il n'y a pas de possibilité d'avoir une autorisation de forer, la PAC air-eau peut être installée.
- Possibilité d'installer la PAC à l'extérieur ou à l'intérieur.
- Pas de travaux de forage, ni de terrassement.
- Pour les pointes de froid, un chauffage d'appoint est nécessaire pour éviter un surdimensionnement de la machine (bois ou électrique, 5 kW).
Pompe à chaleur sol-eau
Elle utilise la chaleur du sol, captée par une ou plusieurs sondes
Le sol est une bonne ressource de chaleur pour faire fonctionner une pompe à chaleur de façon économique, car la température du sol est pratiquement constante durant toute l'année. Il existe deux techniques simples soit en utilisant une ou plusieurs sondes géothermiques verticales installées à une profondeur de 50 à 150 mètres, soit un capteur horizontal enterré à une profondeur hors gel située entre 1 et 1,50 mètres, dans un terrain bien exposé au soleil. L'utilisation de sondes géothermiques et de capteurs est soumise à une autorisation.
Points importants:
- Coût d'exploitation plus faible qu'une PAC air-eau.
- Très silencieuse.
- Pas d'énergie d'appoint.
- Emplacement utilisé restreint.
- Pas de sorite d'air en façade.
- Même grandeur selon la puissance désirée.
Pompe à chaleur eau-eau
Elle utilise la chaleur des eaux de surfaces (lac, ruisseau), mais le plus souvent les eaux souterraines des nappes phréatiques. L'eau d'une nappe phréatique, si elle est disponible, est une source d'énergie adaptée aux pompes à chaleur, car même les jours les plus froid, la température de l'eau se trouve entre 7°C et 12°C. Une autorisation est nécessaire pour l'exploitation de pompes à chaleur eau-eau.
Points importants:
- Protection de l'environnement
- émissions de CO2 sont considérablement réduites
- Entretien réduit
- Très peu encombrante
- Pas de conduit fumée nécessaire
