Fonctionnement de la pompe à chaleur sol/eau

Pour mieux comprendre le fonctionnement d'une pompe à chaleur sol/eau, il est intéressant de se pencher sur la structure d'un tel système. La pompe à chaleur proprement dite se trouve au-dessus de la surface de la terre et, en plus du compresseur, possède deux échangeurs de chaleur : l'évaporateur et le condenseur. Dans la pratique, on utilise soit des sondes géothermiques soit des capteurs géothermiques pour extraire la chaleur du sol.
 

Les capteurs et sondes alimentent la pompe à chaleur en énergie thermique

Les sondes géothermiques sont insérées profondément dans le sol à l'aide de trous de forage. Les capteurs géothermiques, quant à eux, sont situés juste sous la surface de la terre et possèdent des surfaces plus grandes qui peuvent absorber la chaleur thermique. Les deux sont constitués d'un circuit fermé dans lequel circule un liquide à l'épreuve du gel (la saumure). Une pompe intégrée veille à ce que la saumure reste en mouvement et transfère la chaleur du sol à la pompe à chaleur.

La photo illustre le fonctionnement de la pompe à chaleur sol/eau Vitocal 300-G avec d'autres systèmes

Le circuit frigorifique comme principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur

Un agent est évaporé avec l'énergie thermique obtenue à l'aide des capteurs ou des sondes géothermiques. Grâce à ses propriétés thermiques particulières, celui-ci modifie son état physique même à basse température. Une fois la chaleur ajoutée, le réfrigérant passe à l'état de vapeur et sa température augmente. Pour l'élever au niveau souhaité, la vapeur de réfrigérant est comprimée avec un compresseur. Cela augmente non seulement la pression, mais aussi sa température. Dans un autre échangeur de chaleur (condenseur), la vapeur de réfrigérant transfère la chaleur produite précédemment au système de chauffage et se condense. Avant de pouvoir à nouveau absorber la chaleur géothermique, le réfrigérant liquéfié est d'abord détendu dans un détendeur. Aussi bien sa température que sa pression diminuent. Une fois que le réfrigérant a atteint son état initial, le processus peut recommencer à zéro.

L'efficacité dépend de nombreux facteurs

La pompe à chaleur produit de la chaleur en évaporant d'abord le réfrigérant avec l'énergie ambiante, puis en le comprimant. La pompe à chaleur a besoin de courant d'entraînement pour ce processus de compression.

La directive VDI 4650 est utilisée pour prévoir l'efficacité d'une telle installation. Cette méthode de calcul calcule un coefficient de performance annuel d'après le COP de la pompe à chaleur et les différents paramètres du système. Le COP représente le rapport actuel entre la chaleur utile produite et l'énergie d’entraînement utilisée sous la forme d'électricité dans des conditions normalisées. Le COP annuel est la somme de tous les COP obtenus au cours d'une année. Lorsque l’on souhaite déterminer le COP réel, les quantités de chaleur et d'électricité lues (sur le compteur de chaleur et d'électricité) sont comparées.

La différence entre la source de chaleur et la température de départ du système de chauffage a une influence décisive sur le rendement de l'installation. Si, par exemple, la température initiale est de dix degrés Celsius et la température de départ de 30 degrés Celsius, la pompe à chaleur sol/eau ne doit augmenter le réfrigérant que de 20 degrés Celsius. Si le système de chauffage se compose de radiateurs avec de petites surfaces et présente une température de départ minimale de 50 degrés Celsius, le compresseur doit générer deux fois plus d'énergie pour atteindre la température requise
 

Pompes à chaleur sol/eau pour fonctionnement monovalent

Grâce à la source de chaleur relativement constante et élevée, les pompes à chaleur sol/eau fonctionnent très efficacement toute l'année. Selon le domaine d'application, elles fournissent généralement suffisamment de chauffage et d'eau chaude en tant que générateur de chaleur unique. Dans certains cas, un fonctionnement combiné avec un système de chauffage existant peut s'avérer judicieux. Ce dernier peut être allumé pendant les pointes de charge afin d’assurer à tout moment un confort élevé dans l'espace de vie. Pour garantir un fonctionnement économique, plusieurs points doivent être pris en considération au préalable. Vous trouverez des informations détaillées et des conseils dans la section Acheter une pompe à chaleur.