Comprendre la thermodynamique

Toutes les pompes à chaleur (PAC) ont le même principe de fonctionnement. Elles puisent les calories présentes dans l’air, l’eau et la terre, puis les transfèrent à l’intérieur d’un lo-gement pour le chauffer et produire son eau chaude sanitaire. L’utilisation de cette énergie gratuite, disponible et inépuisable, permet de répondre aux besoins énergétiques d’un logement à moindre coût : 75% d’économies d’énergie minimum. Le tout, en préservant un niveau de confort intérieur optimal.

Le circuit thermodynamique

Une pompe à chaleur fonctionne avec un fluide frigorigène. Le cycle thermodynamique implique une série d'étapes au cours desquelles le fluide passe de l'état liquide à l'état gazeux, puis revient à l'état liquide. En parallèle, des variations de pression sont induites pour engendrer soit de la chaleur, soit du rafraîchissement en fonction des besoins.

1. Les calories puisées dans l'air sont transférées vers le fluide frigorigène. 
   L'air refoulé est 5°C moins élevé environ. 
   Comment ? Grâce aux ailettes de l’évaporateur qui permettent aux calories de chauffer le fluide contenu dans le circuit de la PAC. C’est ce transfert de chaleur qui permet son évaporation.
2. Le fluide à l’état gazeux est compressé afin de monter en pression et en température.
   Comment ? Via un effet de pompe à vélo du compresseur qui échauffe le fluide caloporteur de façon significative en le faisant basculer de l’état gazeux basse pression à l’état gazeux haute pression. 
3. Le condenseur transfère les calories contenues dans le fluide vers le circuit hydraulique.  
   Conséquences ? Le fluide se condense et passe de l'état gazeux à liquide. La liaison hydraulique profite de ce changement d'état pour se charger en calories (environ +5°C). Elle part ensuite de la PAC vers l’unité intérieure pour chauffer le circuit de chauffage et d’eau chaude sanitaire.
4. Le fluide baisse en pression et est très nettement refroidi grâce à un détendeur (détente adiabatique). 
   L’intérêt ? Lui permettre de se recharger en calories dès la prochaine étape ! La boucle est bouclée.

…qui repose sur différents critères : 

La quantité d’énergie produite dépend de la température d’air extérieur et de la température d’eau souhaitée dans le réseau de chauffage. La norme EN14511 permet de déterminer les conditions et les méthodes d'essais.

La quantité d’énergie consommée va pour sa part varier selon : 

• La température extérieure, qui implique une activité plus importante de la PAC en saison hivernale. 
• La température intérieure de confort souhaitée, qui dépend des habitudes des utilisateurs.
• La déperdition du logement et donc son isolation. 
• L’état du circuit de chauffage. Moins il est entretenu (absence de désembouage, par exemple), plus la PAC doit forcer son fonctionnement pour atteindre les besoins souhaités et risque d’être endommagée.
• La configuration de l’installation, c’est-à-dire les distances entre les éléments et la longueur du circuit. 
• Le nombre d’habitants qui résident dans l’habitat et leurs habitudes, notamment dans l’utilisation de l’ECS. 
• Le taux d’occupation du logement sur une année. 
• L’altitude et la zone géographique où se trouve l’installation. 

2 termes à connaître

• Le COP saisonnier dit SCOP représente le fonctionnement sur une saison de chauffe. C’est lui qui définit la classe énergétique du système de chauffage (A++, A+, etc.). 
• L’ETAS évalue sous forme de pourcentage l’Efficacité Énergétique Saisonnière. Il permet d’obtenir les économies d’énergie sur une année, et facilite la comparaison entre les différents modèles.

Les Fluides

Le fluide a un rôle essentiel dans le procédé de la thermodynamique. Il en existe plusieurs dizaines, mais chacun possède ses avantages et inconvénients. La prise de conscience quant à l'impact environnemental de ces fluides a conduit les États, il y a quelques années, à adapter leur réglementation - notamment au niveau européen avec la mise en place du règlement dit F-Gas (Règlement 517-2014) qui vise à réguler l’emploi des fluides. Comment ? En bannissant pour commencer les fluides frigorigènes fluorés (HFC) - principalement utilisés dans les secteurs du froid et de la climatisation. 

Objectif : diviser par 5, d’ici à 2030, les émissions globales de gaz à effet de serre (GES) des fluides par rapport à 2015 ! Ambitieux, mais indispensable pour l’environnement. 

Pour agir efficacement, la réglementation F-GAS a défini une unité qui permet de mesurer concrètement l’impact d’un fluide sur l’environnement. Ce dernier est appelé PRG « Potentiel de Réchauffement Global » ou GWP (Global Warming Potential). Plafond à ne pas dépasser : 150 à l’horizon 2030, soit 80% de moins que le R32. 

Impact des gaz frigorigènes sur l’environnement (en GWP*)

*GWP = Global Warming Potential (PRG Potentiel Réchauffement Global). Se calcule en tonne équivalent CO2 pour le rejet d’un gaz à effet de serre dans l’environnement.