Le fonctionnement d’une pompe à chaleur eau glycolée/eau

Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?

Pour mieux comprendre le fonctionnement d'une pompe à chaleur eau glycolée/eau, il est intéressant d'étudier la structure du système. La pompe à chaleur elle-même se trouve au-dessus de la surface du sol et comprend deux échangeurs de chaleur en plus du compresseur (l'évaporateur et le condenseur). En pratique, des sondes géothermiques ou des collecteurs géothermiques servent à extraire la chaleur du sol.

Les sondes géothermiques alimentent la pompe à chaleur avec l'énergie thermique

Les sondes géothermiques sont placées en profondeur dans le sol, à l'aide de forages. Les deux systèmes se composent d'un circuit fermé dans lequel un liquide antigel (l'eau glycolée) peut circuler. Une pompe intégrée veille à ce que l'eau glycolée reste constamment en mouvement et transfère la chaleur du sol à la pompe à chaleur.

Le réfrigérant s'évapore sous l'effet de l'énergie thermique fournie par les sondes géothermiques. En raison de ses propriétés thermiques spéciales, son état physique change à faibles températures. Sous l'effet de la chaleur ajoutée, le réfrigérant se transforme en vapeur et sa température augmente. Pour l'augmenter au niveau requis, la vapeur de réfrigérant est comprimée avec un compresseur. Cela accroît non seulement sa pression, mais également sa température. Dans un deuxième échangeur de chaleur (condenseur), la vapeur de réfrigérant transfère la chaleur générée précédemment au système de chauffage et se condense. Avant que le réfrigérant recondensé puisse de nouveau absorber de la chaleur géothermique, il est tout d'abord expansé dans une vanne d'expansion. Ce processus fait chuter sa température et sa pression. Une fois que celle-ci atteint son état initial, le processus peut redémarrer.

L'efficacité dépend de nombreux facteurs

La pompe à chaleur génère de la chaleur en commençant par faire s'évaporer le réfrigérant avec l'énergie ambiante, puis en le comprimant. La pompe à chaleur doit être alimentée en électricité pour ce processus de compression.

Pour pouvoir prévoir l'efficacité d'une telle installation, on utilise la directive VDI 4650. Cette méthode de calcul permet de calculer un coefficient de performance annuel basé sur le COP de la pompe à chaleur et différents paramètres de l'installation. Le COP représente le rapport instantané entre la chaleur utile générée et l'énergie d'entraînement utilisée sous la forme d'électricité dans des conditions normalisées. Le facteur de performance saisonnier (SPF), quant à lui, est la somme de tous les COP survenus au cours d'une année. Si l'on souhaite déterminer le SPF réel, il faut faire le rapport entre les quantités de chaleur et d'électricité relevées (sur le compteur de chaleur et le compteur d'électricité).

La différence entre la température de la source de chaleur et la température de départ du système de chauffage a un impact décisif sur l'efficacité du système. Si, par exemple, la température initiale est de 10 °C et que la température de départ est de 30 °C, la pompe à chaleur eau glycolée/eau doit augmenter la température du réfrigérant de 20 °C. Si le système de chauffage est composé de radiateurs ayant de faibles surfaces et une température de départ minimale de 50 °C, le compresseur doit utiliser deux fois plus d'énergie pour atteindre la température requise.

Pompes à chaleur eau glycolée/eau pour un fonctionnement à un seul mode

Grâce à la source de chaleur de haut niveau et relativement constante, les pompes à chaleur eau glycolée/eau fonctionnent très efficacement tout au long de l’année. En fonction du domaine d’application, elles fournissent généralement suffisamment de chauffage et d'eau chaude sanitaire (ECS). Dans certains cas, il peut également être justifié d'opter pour un fonctionnement combiné avec un système de chauffage existant. Celui-ci peut être activé lors des pics de charge et garantira un niveau de confort élevé dans les pièces de vie à tout moment. Pour garantir un fonctionnement économique, plusieurs points doivent être pris en compte en amont. Vous trouverez des informations et des conseils détaillés à ce sujet dans la section Pompe à chaleur.