Lorsque vous pensez à refroidir un bâtiment chaud, vous ne pensez probablement pas aux pompes à chaleur. En fait, les mots « climatiseur » sont probablement les premières choses qui vous viennent à l’esprit, à moins que vous ne manquiez d’argent. Ensuite, vous pourriez aller avec des “fans de fenêtre”. Il s’avère qu’une pompe à chaleur peut à la fois chauffer et refroidir, et dans certaines applications, il est préférable de séparer les systèmes de chauffage et de refroidissement.
En termes simples, une pompe à chaleur est un appareil qui utilise une petite quantité d’énergie pour déplacer la chaleur d’un endroit à un autre. Pas trop difficile, non ? Les pompes à chaleur sont généralement utilisées pour extraire la chaleur de l’air ou du sol pour chauffer une maison ou un immeuble de bureaux, mais elles peuvent être inversées pour refroidir un bâtiment. D’une certaine manière, si vous savez comment fonctionne un climatiseur, vous en savez déjà beaucoup sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur. En effet, les pompes à chaleur et les climatiseurs fonctionnent de manière très similaire.
L’un des plus grands avantages d’une thermopompe par rapport à une unité de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) standard est qu’il n’est pas nécessaire d’installer des systèmes séparés pour chauffer et climatiser votre maison. Les pompes à chaleur fonctionnent également de manière extrêmement efficace, car elles transfèrent simplement la chaleur, plutôt que de brûler du carburant pour la créer. Cela les rend un peu plus écologiques qu’un four à gaz. Et ils ne se contentent pas de chauffer et de refroidir des bâtiments. Si vous avez déjà profité d’un bain à remous ou d’une piscine chauffée, vous avez probablement une pompe à chaleur à remercier. Ils fonctionnent mieux dans les climats tempérés, donc si vous ne rencontrez pas de chaleur et de froid extrêmes dans votre coin de bois, l’utilisation d’une pompe à chaleur au lieu d’une fournaise et d’un climatiseur pourrait vous aider à économiser un peu d’argent chaque mois.
Lisez la suite pour avoir un aperçu des entrailles d’une pompe à chaleur.
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Pompes à chaleur à transfert de chaleur et à air
Il existe de nombreux types de pompes à chaleur, mais elles fonctionnent toutes sur le même principe de base : le transfert de chaleur. Cela signifie qu’au lieu de brûler du carburant pour créer de la chaleur, l’appareil déplace la chaleur d’un endroit à un autre. Il y a une clé pour que tout cela se produise – la chaleur s’écoule naturellement vers le bas. Cela signifie qu’il a tendance à se déplacer d’un endroit avec une température élevée vers un endroit avec une température plus basse. Assez simple. Ce qu’une pompe à chaleur fait, c’est utiliser une petite quantité d’énergie pour inverser ce processus, extraire la chaleur d’une zone à température relativement basse et la pomper dans une zone à température plus élevée. Ainsi, la chaleur est transférée d’une « source de chaleur », comme le sol ou l’air, vers un « dissipateur de chaleur », comme votre maison.
L’un des types les plus courants de pompes à chaleur est la pompe à chaleur aérothermique. Cette merveille de la technologie moderne prend la chaleur de l’air extérieur de votre maison et la pompe à l’intérieur à travers des serpentins remplis de réfrigérant, pas trop différent de ce qui se trouve à l’arrière de votre réfrigérateur. La variété de sources d’air est assez basique et vous trouverez deux ventilateurs, les serpentins du réfrigérateur, une vanne d’inversion et un compresseur à l’intérieur pour le faire fonctionner.
Pompes à chaleur aérothermiques, géothermiques et à absorption
À présent, vous avez appris que les pompes à chaleur à air utilisent un ventilateur extérieur pour amener l’air sur des serpentins remplis de réfrigérant. Deux ensembles de ces serpentins transfèrent cette chaleur à l’intérieur, où elle est ensuite soufflée des serpentins par un deuxième ventilateur, et distribuée dans votre maison comme une bonté fraîche. Certains systèmes de pompe à chaleur à air se composent d’une seule unité emballée contenant les deux ensembles de serpentins dans une seule boîte. Cette boîte est ensuite installée sur le toit d’un bâtiment avec les conduits s’étendant à travers le mur. Vous verrez beaucoup de systèmes plus grands pour les bâtiments commerciaux installés de cette manière. Les pompes à chaleur résidentielles sont généralement des systèmes split avec un composant extérieur et un composant intérieur installés à travers le mur. Selon le type de système, il peut y avoir un ou plusieurs
Les pompes à chaleur géothermiques sont un peu différentes. Ils absorbent la chaleur du sol ou d’un plan d’eau souterrain et la transfèrent à l’intérieur, ou vice versa. Le type le plus courant de pompe à chaleur géothermique transfère la chaleur directement du sol en l’absorbant par des tuyaux enterrés remplis d’eau ou d’un réfrigérant. Ces tuyaux de pompage de liquide peuvent être des systèmes en boucle fermée ou en boucle ouverte, et ils fonctionnent à peu près exactement comme ils sonnent. Dans un système en boucle fermée, le même réfrigérant ou la même eau circule à plusieurs reprises dans les tuyaux. Dans un système en boucle ouverte, l’eau est pompée hors de la source d’eau souterraine, comme un puits ou un lac artificiel. De là, la chaleur est extraite de l’eau et cette eau retourne au puits ou au lac de surface. Plus d’eau est ensuite pompée du puits pour extraire plus de chaleur dans une boucle ouverte continue.
Si cela ne suffit pas à vous étonner, pensez à la pompe à chaleur à absorption – des pompes à air alimentées au gaz naturel, à l’énergie solaire, au propane ou à l’eau chauffée par géothermie, plutôt qu’à l’électricité. Les pompes à absorption peuvent être utilisées pour des applications à grande échelle, mais sont désormais disponibles pour les maisons plus grandes. La principale différence entre une pompe à chaleur aérothermique standard et une pompe à absorption est qu’au lieu de comprimer un réfrigérant, une pompe à absorption absorbe l’ammoniac dans l’eau, puis une pompe de faible puissance le pressurise. La source de chaleur fait ensuite bouillir l’ammoniac de l’eau et le processus recommence.
Lorsque vous allez vérifier une pompe à chaleur à absorption, il est utile de savoir comment elle est évaluée. Les fabricants les évaluent à l’aide d’une mesure appelée coefficient de performance (COP), ce qui semble assez compliqué. Tout ce que vous devez savoir est de rechercher un COP supérieur à 1,2 pour le chauffage et supérieur à 0,7 pour le refroidissement. Et ne vous inquiétez pas, nous discuterons un peu plus tard des cotes des pompes à chaleur standard.
Les pompes à chaleur aérothermiques, géothermiques et à absorption sont les types de pompes à chaleur les plus courants, mais elles ne fonctionneront pas dans toutes les situations. Lisez la suite pour en savoir plus sur les types particuliers de pompes à chaleur.
Autres types de pompes à chaleur
Si votre maison n’a pas de conduits d’aération pour distribuer la chaleur, n’ayez crainte. Vous pouvez potentiellement utiliser un type spécial de pompe à chaleur appelée pompe à chaleur mini-split. La plus mignonne de toutes les pompes à chaleur, elle connecte une unité source d’air extérieure à plusieurs unités intérieures. Ces unités intérieures se connectent au chauffe-eau ou aux radiateurs. Ces systèmes mini-split sans conduit sont utiles pour moderniser une maison avec un système de pompe à chaleur car leurs emplacements à l’extérieur et à l’intérieur de la maison sont flexibles. Un autre avantage est que l’installation ne nécessite qu’un conduit de 3 pouces (7,6 centimètres) pour traverser le mur, ce qui est assez discret. Ils sont également polyvalents. Les centrales de traitement d’air intérieur peuvent être installées dans les murs, les plafonds ou sur le sol, et elles sont de plus petite taille.
Et qui peut oublier la pompe à chaleur à cycle inversé (RCC) ? Au lieu de chauffer et de refroidir l’air, ce bad boy chauffe et refroidit l’eau et peut fonctionner efficacement à des températures inférieures au point de congélation. Dans un système RCC, la pompe à chaleur se connecte à un réservoir d’eau isolé qu’elle chauffe ou refroidit. Ensuite, un système de ventilation et de serpentin pompe l’air chauffé ou refroidi loin du réservoir et à travers les conduits vers une ou plusieurs zones de chauffage. Un système RCC peut également pomper de l’eau chaude à travers un système de chauffage au sol radiant, alors lorsque ces pieds nus sont à l’aise sur un sol carrelé bien au chaud cet hiver, vous pouvez remercier votre RCC.
Dans une pompe à chaleur air-air typique, un brûleur d’appoint est nécessaire pour fournir de la chaleur temporaire lorsque le système passe en marche arrière pour dégivrer les serpentins. Ce brûleur de secours empêche le système de souffler de l’air froid à travers les registres pendant le dégivrage des serpentins, ce qui est essentiel si votre objectif est de rester au chaud. Certains pourraient dire que le système RCC est supérieur en ce sens qu’il utilise l’eau chaude du réservoir pour dégivrer les serpentins, de sorte qu’aucun brûleur de secours n’est nécessaire. Cela signifie également que le système ne souffle jamais d’air froid alors qu’il ne le devrait pas, et le résultat est que vous restez bien au chaud.
Un nouveau type de pompe à chaleur prometteur pour les climats extrêmes est la pompe à chaleur pour climat froid, qui fonctionne efficacement à des températures extrêmement basses, même en dessous de 0 degré Fahrenheit (-18 degrés Celsius). La pompe à chaleur Cold Climate détecte la quantité minimale d’énergie nécessaire pour fournir le niveau de chauffage ou de refroidissement souhaité et ajuste sa puissance à la hausse ou à la baisse, de sorte qu’elle ne gaspille jamais d’énergie. C’est une alternative extrêmement verte, mais qui en est encore à ses premiers stades de mise en œuvre en raison de retards de financement, qui ont ralenti la recherche. En 2011, le Canada a investi 4 millions de dollars dans le développement de systèmes de chauffage pour climat froid.
