Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ? Les pompes à chaleur transfèrent la chaleur d’un endroit à un autre. Les pompes à chaleur à air déplacent la chaleur entre l’air à l’intérieur d’une maison et l’air à l’extérieur, tandis que les pompes à chaleur géothermiques transfèrent la chaleur entre l’air à l’intérieur d’une maison et le sol à l’extérieur. Nous nous concentrerons sur les pompes à chaleur à air, mais le fonctionnement de base est le même pour les deux.

LES BASES DE LA POMPE À CHALEUR

Un point très important à comprendre pour répondre à la question “comment fonctionnent les pompes à chaleur” est que les pompes à chaleur ne génèrent pas de chaleur – elles déplacent la chaleur d’un endroit à un autre. Un appareil de chauffage crée de la chaleur qui est distribuée dans toute la maison, mais une pompe à chaleur absorbe l’énergie thermique de l’air extérieur (même par temps froid) et la transfère à l’air intérieur. En mode refroidissement, une pompe à chaleur et un climatiseur fonctionnent de manière identique, absorbant la chaleur de l’air intérieur et la restituant par l’unité extérieure. Cliquez ici pour plus d’informations sur les pompes à chaleur et les climatiseurs.

Pour choisir le type de système le mieux adapté à votre maison, plusieurs facteurs importants doivent être pris en compte, notamment la taille de la maison et le climat local. Un concessionnaire Carrier local possède l’expertise nécessaire pour évaluer correctement vos besoins spécifiques et vous aider à prendre la bonne décision.

COMPOSANTS IMPORTANTS D’UN SYSTÈME DE POMPE À CHALEUR

Un système de pompe à chaleur à air typique se compose de deux éléments principaux, une unité extérieure (qui ressemble à l’unité extérieure d’un système de climatisation à deux circuits) et une unité de traitement de l’air intérieur. L’unité intérieure et l’unité extérieure contiennent toutes deux plusieurs sous-composants importants.

UNITÉ EXTÉRIEURE

L’unité extérieure contient un serpentin et un ventilateur. Le serpentin fonctionne soit comme un condenseur (en mode refroidissement), soit comme un évaporateur (en mode chauffage). Le ventilateur souffle l’air extérieur sur le serpentin pour faciliter l’échange de chaleur.

UNITÉ INTÉRIEURE

Comme l’unité extérieure, l’unité intérieure, communément appelée unité de traitement de l’air, contient un serpentin et un ventilateur. Le serpentin agit comme un évaporateur (en mode refroidissement) ou un condenseur (en mode chauffage). Le ventilateur est responsable de la circulation de l’air dans le serpentin et dans les conduits de la maison.

REFRIGERANT

Le réfrigérant est la substance qui absorbe et rejette la chaleur lorsqu’elle circule dans le système de pompe à chaleur.

COMPRESSEUR

Le compresseur pressurise le réfrigérant et le déplace dans tout le système.

VANNE D’INVERSION

Partie du système de pompe à chaleur qui inverse le flux de réfrigérant, permettant au système de fonctionner en sens inverse et de passer du chauffage au refroidissement.

VANNE D’EXPANSION

Le détendeur agit comme un dispositif de dosage, régulant le débit du réfrigérant lorsqu’il passe dans le système, ce qui permet de réduire la pression et la température du réfrigérant.

COMMENT FONCTIONNE UNE POMPE À CHALEUR – MODE REFROIDISSEMENT

L’une des choses les plus importantes à comprendre sur le fonctionnement des pompes à chaleur et le processus de transfert de la chaleur est que l’énergie thermique veut naturellement se déplacer vers des zones où les températures sont plus basses et la pression moins élevée. Les pompes à chaleur reposent sur cette propriété physique, mettant la chaleur en contact avec des environnements plus frais et à plus basse pression, de sorte que la chaleur peut être transférée naturellement. C’est ainsi que fonctionne une pompe à chaleur.

UNE POMPE À CHALEUR EN MODE REFROIDISSEMENT.

ÉTAPE 1

Le réfrigérant liquide est pompé à travers un dispositif d’expansion au niveau du serpentin intérieur, qui fait office d’évaporateur. L’air de l’intérieur de la maison est soufflé à travers les serpentins, où l’énergie thermique est absorbée par le réfrigérant. L’air froid qui en résulte est soufflé dans les conduits de la maison. Le processus d’absorption de l’énergie thermique a provoqué le réchauffement du réfrigérant liquide et son évaporation sous forme gazeuse.

ÉTAPE 2

Le réfrigérant gazeux passe alors dans un compresseur, qui met le gaz sous pression. Le processus de pressurisation du gaz provoque son réchauffement (une propriété physique des gaz comprimés). Le réfrigérant chaud et sous pression se déplace à travers le système jusqu’au serpentin de l’unité extérieure.

ÉTAPE 3

Un ventilateur dans l’unité extérieure déplace l’air extérieur à travers les serpentins, qui servent de condenseurs en mode refroidissement. L’air extérieur étant plus froid que le gaz comprimé chaud du serpentin, la chaleur est transférée du réfrigérant à l’air extérieur. Au cours de ce processus, le réfrigérant se condense à nouveau à l’état liquide en se refroidissant. Le réfrigérant liquide chaud est pompé à travers le système jusqu’à la soupape d’expansion des unités intérieures.

ÉTAPE 4

La soupape de détente réduit la pression du liquide réfrigérant chaud, ce qui le refroidit considérablement. À ce stade, le réfrigérant est à l’état liquide et froid et prêt à être pompé vers le serpentin d’évaporation de l’unité intérieure pour recommencer le cycle.

COMMENT FONCTIONNE UNE POMPE À CHALEUR – MODE CHAUFFAGE

Une pompe à chaleur en mode chauffage fonctionne comme en mode refroidissement, sauf que le flux de réfrigérant est inversé par la vanne d’inversion bien nommée. L’inversion du flux signifie que la source de chauffage devient l’air extérieur (même lorsque les températures extérieures sont basses) et que l’énergie thermique est libérée à l’intérieur de la maison. Le serpentin extérieur a désormais la fonction d’un évaporateur, et le serpentin intérieur celle d’un condenseur.

La physique du processus est la même. L’énergie thermique est absorbée dans l’unité extérieure par le réfrigérant liquide froid, le transformant en gaz froid. La pression est ensuite appliquée au gaz froid, le transformant en gaz chaud. Le gaz chaud est refroidi dans l’unité intérieure en faisant passer de l’air, en chauffant l’air et en condensant le gaz en liquide chaud. Le liquide chaud est déchargé de la pression lorsqu’il pénètre dans l’unité extérieure, le transformant en liquide froid et renouvelant le cycle.

COMMENT FONCTIONNE UNE POMPE À CHALEUR – EN RESUME

Une pompe à chaleur est un système de refroidissement et de chauffage polyvalent et efficace. Grâce à une vanne d’inversion, une pompe à chaleur peut modifier le débit de réfrigérant et soit chauffer, soit refroidir une maison. L’air est soufflé sur un serpentin d’évaporateur, transférant l’énergie thermique de l’air au réfrigérant. Cette énergie thermique circule dans le réfrigérant vers un serpentin de condensation, où elle est libérée lorsqu’un ventilateur souffle l’air à travers le serpentin. Par ce processus, la chaleur est pompée d’un endroit à l’autre.