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Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

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Fonctionnement de la pompe à chaleur
Pour faire circuler le fluide frigorigène, une pompe à chaleur consomme de l'électricité, au niveau du compresseur. (©Connaissance des Énergies)

Une pompe à chaleur (PAC) est un appareil thermodynamique qui permet de chauffer un espace ou de le refroidir selon l’usage recherché (plancher chauffant, réfrigérateur, climatiseur, etc.). Le cas d’un chauffage est retenu ici pour l’explication. Schématiquement, il s’agit de « refroidir le froid pour réchauffer le chaud ».

Le principe d’une pompe à chaleur consiste à capter et à transférer de l’énergie thermique entre deux milieux par le biais d’un fluide caloporteur dit « frigorigène ». Ce fluide a pour particularité de s’évaporer à une faible température sous pression atmosphérique. Il transite à l’état liquide par un évaporateur : il y capte les calories issues de la chaleur d’une source externe naturelle (eau, air ou sol) et passe à l’état gazeux avec la hausse de température. 

Le fluide sous forme de gaz est ensuite aspiré par le compresseur de la pompe à chaleur. Sous l’effet de la pression, sa température s’élève encore. Le gaz chaud est alors propulsé dans un condenseur dans lequel il cède une partie de son énergie calorifique :

  • soit par contact direct avec l’émetteur final de chaleur (ex : air ambiant) ;
  • soit par l’intermédiaire d’un circuit secondaire dont le fluide transmet la chaleur à l’émetteur final  (ex : réseau d’eau d’un logement).                                                 

En cédant de la chaleur, le fluide frigorigène se refroidit et redevient liquide. Sa température est encore abaissée par un détendeur qui diminue sa pression. Le fluide circule alors de nouveau vers l’évaporateur pour un nouveau cycle.

Précisons que les différents types de pompes à chaleur sont souvent classés en fonction de la source de chaleur initiale et de l’émetteur final : air/air, air/eau, sol/air, etc.