1. 2 Principe de fonctionnement de la Pompe À Chaleur (pac) 23








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2.2Classification des PAC




La pompe à chaleur peut récupérer l’énergie de 3 façons différentes, en fonction du milieu environnant :





La chaleur prélevée dans l'air extérieur est transférée par la pompe à chaleur dans l'air ambiant du logement ou dans le circuit d'eau chaude de l'installation de chauffage. Suivant les modèles, la pompe à chaleur peut être installée à l'intérieur ou à l'extérieur du logement.


  • la récupération de la chaleur dans l'eau :

La chaleur est prélevée dans une nappe phréatique, un lac, une réserve d’eau  ou encore un cours d’eau. Cette chaleur est ensuite transférée par la pompe à chaleur au circuit d'eau chaude de l'installation de chauffage. La pompe à chaleur s'installe généralement à l'intérieur du logement (cave, buanderie, garage). Très performant, cet appareil peut chauffer l'ensemble du logement. Il est important de noter que l'exploitation des eaux est soumise à une réglementation spécifique.


  • la récupération de la chaleur dans le sol :

La chaleur est prélevée dans le sol à l'aide :

    • d'un réseau de tubes déroulés à faible profondeur (de 0,6 m à 1,2 m) dans le sol si la surface du terrain est suffisante ; c'est à dire une surface de terrain disponible d'environ 1,5 fois la surface à chauffer. Sur cette surface de terrain, aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée.

    • de sondes verticales qui peuvent atteindre des profondeurs d'environ 100 m.


Cette chaleur est ensuite transférée par la pompe à chaleur au circuit d'eau chaude de l'installation de chauffage. La pompe à chaleur s'installe généralement à l'intérieur du logement (cave, buanderie, garage).


Et elle peut restituer l’énergie de 5 façons différentes :


  • Solution 1 : le plancher chauffant/rafraîchissant :

Invisible et agréable, il est particulièrement adapté aux maisons individuelles neuves. Il permet de chauffer ou rafraîchir le logement selon les saisons. Placé dans une chape pouvant recevoir différents revêtements de sols (le carrelage est le revêtement le mieux adapté), un réseau de canalisations parcourt l'ensemble du logement dans lequel circule de l'eau chauffée ou rafraîchie par la pompe à chaleur, selon les besoins :

- en hiver, la chaleur de l'eau se diffuse dans les tubes à travers la chape qui rayonne vers les corps, objets et parois environnant pour réchauffer à leur tour l'air ambiant,

- en été, le plancher absorbe la chaleur du logement et procure un rafraîchissement de l’ordre de 3 à 4°C par rapport à l’extérieur. Cette chaleur est rejetée à l'extérieur grâce à la pompe à chaleur.


  • Solution 2 : les ventilo-convecteurs – une grande réactivité et un confort d’été modulable :

Dans ce cas, l’eau chaude ou l’eau froide produite par la pompe à chaleur (suivant la saison) circule dans un réseau de canalisations isolées qui viennent alimenter les ventilo-convecteurs du logement. Le ventilateur est là pour garantir une meilleure diffusion de la chaleur ou de la fraîcheur dans toute la pièce. Ce type d’émetteur permet de contrôler son confort dans chacune de ses pièces. Il présente également l’avantage de filtrer l’air intérieur de votre maison et de le déshumidifier en été.


  • Solution 3 : des radiateurs à basse température :

Ils peuvent être utilisés selon le même principe mais uniquement pour des besoins de chauffage. Comme pour les ventilo-convecteurs, l’eau chaude produite par la pompe à chaleur circule dans un réseau de canalisations qui viennent alimenter les radiateurs du logement. Ce système ne permet pas d’assurer le rafraîchissement du logement.


  • Solution 4 : la diffusion d’air – discrétion et confort optimal :

Quelles que soient la saison et la température extérieure, le système centralisé à air assure les besoins en chauffage et en refroidissement du logement. Reliée à la pompe à chaleur, l'unité située à l'intérieur du logement est placée dans les combles, dans un garage, dans un faux plafond ou encore dans un placard. L’air est diffusé dans les pièces soit par l’intermédiaire d’un réseau de conduits aérauliques, soit à travers un plénum.

L'air du logement est chauffé ou refroidi par l'unité intérieure, selon les saisons, avant d'être réparti dans les pièces par les bouches de diffusion. Rondes ou rectangulaires, seules les bouches de diffusion d'air chaud ou frais sont apparentes.

Un thermostat par pièce permet de régler la température selon les besoins. Le système centralisé à air a également l'avantage de filtrer l'atmosphère intérieure et de la déshumidifier l'été.


  • Solution 5 : le split et le multislpit:

Pour une pièce le split et pour plusieurs pièces le multisplit.

Ce système est toujours constitué de deux unités reliées entre elles par une tuyauterie : l’une est placée dans la pièce à climatiser / chauffer, l’autre à l’extérieur.

En été, la pompe à chaleur absorbe la chaleur contenue dans la pièce pour la rejeter à l'extérieur. L'air de la pièce est rafraîchi au contact de l'unité située à l'intérieur puis est distribuée grâce à un ventilateur.
En hiver, le système s'inverse : l'air de la pièce est filtré et réchauffé au contact de l'unité située à l'intérieur du logement et diffusé grâce à un ventilateur.

Ces appareils sont équipés d'un thermostat électronique qui permet de régler avec précision la température souhaitée.


2.2.1Les PAC air / air 




2.2.1.1Procédé air extrait / air :





2.2.1.2Procédé air extérieur / air :





Unité extérieure


2.2.2Les PAC air / eau 




2.2.2.1Procédé air extrait / eau & plancher (hiver / été) : 



Plancher

chauffant

2.2.2.2Procédé air extérieur / eau & ventilo-convecteurs


(hiver / été) :



2.2.2.3Procédé air extérieur / eau & plancher (hiver / été) :




«Chauffer en accord avec la nature». Pompe à chaleur air-eau, extérieur. 







Ici on utilise la chaleur de l'air extérieur pour chauffer une maison familiale. Pompe à chaleur air-eau intérieur.


2.2.3Les PAC eau / eau 


2.2.3.1Procédé eau / eau & plancher (hiver / été) :




2.2.3.2Procédé eau / eau & ventilo-convecteurs (hiver / été) :





2.2.4Les PAC eau /air 



A partir d’une nappe phréatique, un lac ou un cours d’eau, la pompe à chaleur prélève la chaleur dans l’eau et distribue de l’air plus chaud grâce à un ventilateur. En été le fonctionnement s’inverse.

Utilisation de la nappe phréatique comme source d'énergie pour le chauffage d'un complexe important



2.2.5Les PAC géothermiques 



Il existe des techniques simples permettant d'exploiter l'énergie naturelle stockée dans le sol. On utilise soit 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 qui se situe entre 0.6 et 1,50 mètre, selon l'altitude, dans un terrain bien exposé au soleil. Pour cela, on doit disposer d'une surface de terrain d'environ 1.5 fois la surface à chauffer sur laquelle aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée.

2.2.5.1Procédé à détente directe ou « sol-sol » 



Le fluide frigorigène circule dans les capteurs et le plancher chauffant. Les constructeurs parlent alors de PAC sol / sol. Ce procédé n'est utilisable qu'avec des capteurs horizontaux.

Le rafraîchissement n’est pas possible sur plancher chauffant mais possible avec des ventilo-convecteurs.


2.2.5.2Procédé avec fluide intermédiaire ou « eau glycolée-eau » 



De l'eau additionnée d'antigel circule dans les capteurs et de l'eau circule dans les émetteurs de chauffage. Le fluide frigorigène reste confiné dans la PAC. On parle de PAC de type eau glycolée/eau. Le procédé est utilisable en capteurs horizontaux ou verticaux.



2.2.5.3Procédé mixte ou « sol-eau » 



Le fluide frigorigène de la PAC circule dans les capteurs et de l'eau circule dans les émetteurs de chauffage. Les PAC sont de type sol / eau. Ce procédé n'est utilisable qu'avec des capteurs horizontaux.



2.2.5.4Procédé sur capteurs enterrés & plancher (hiver / été) 




2.2.5.5Procédé sur capteurs enterrés & ventilo-convecteurs (hiver / été) 







Plus petite qu'une enfant de 5 ans. Cette PAC avec une sonde géothermique assure la totalité du chauffage d'une villa de la Vallée de Joux.



2.2.5.6Procédé sol / air 



A partir d’un forage, la pompe à chaleur prélève la chaleur dans l’eau et distribue de l’air plus chaud grâce à un ventilateur ou un plancher chauffant. En été le fonctionnement s’inverse.


5 pompes à chaleur d'une puissance thermique totale de 368 kW disposant de 18 sondes géothermiques de 265m de profondeur chacune. Elles assurent la totalité du chauffage et rafraîchissement (free cooling) d'un complexe de bureaux et d'un centre logistique à St-Gall.




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