Pompe à chaleur

Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Sans rentrer dans les détails techniques et thermodynamiques, une pompe à chaleur ou PAC est un dispositif qui prélève la chaleur présente dans un milieu, (air, terre, eau) pour la transférer et la concentrer vers un autre  milieu, comme l’eau de votre circuit de chauffage de la maison.
Tout d’abord, vous devez savoir que la chaleur passe toujours du corps le plus chaud vers le plus froid pour atteindre un équilibre thermique.
Donc, pour capter de la chaleur résiduelle qu’il y a dans l’air à +5 degrés, vous devez la prélever avec un élément encore plus froid que ces 5 degrés, sans quoi la chaleur ne se transmettra pas.
Donc, dans une pompe à chaleur, on va envoyer un liquide spécial (liquide friorigène) dans un circuit ou il va successivement être comprimé  pour le rendre liquide , puis évaporé pour qu’il se refroidisse et ainsi capte de la chaleur dans l’environnement. Ce cycle se répétera inlassablement tant que vous avez besoin de chauffer.

Pour bien comprendre vous pouvez faire une petite expérience:

Mettez quelques gouttes d’alcool sur votre main, puis soufflez dessus,  que constatez vous ?                   Un refroidissement……..    que se passe-t-il donc ?       
L’alcool veut s’évaporer,   pour s’évaporer,  il a besoin d’énergie,  cette énergie, sous forme de chaleur , il va la puiser sur votre main et aussi quand vous soufflez sur votre main,  donc vous vous refroidissez pendant que l’alcool s’évapore, c’est exactement ce qui se passe dans la zone évaporateur de la pompe à chaleur dans l’animation ci-dessus.

Faites maintenant l’expérience de pomper de l’air au moyen d’une pompe à vélo, vous comprimez de l’air et  vous constaterez aisément que cet air se réchauffe  dans la pompe,

que se passe-t-il ?

Le gaz  se comprime  et « redonne » de la chaleur:   une partie de cette chaleur vient du travail que vous avez effectué pour comprimer le gaz (frottement) ,  une autre partie vient  du gaz lui-même qui possède une certaine énergie thermique. Si on pompe avec suffisamment de force, l’air devient liquide grâce à la pression, (pression de liquéfaction d’un gaz) tout comme le gaz propane qui se trouve dans la bonbonne de gaz de votre barbecue). Ce gaz comprimé et liquide contient un surplus de chaleur qu’il va transmettre sur le circuit radiateur de la pompe à chaleur, c’est ce qui se passe dans la zone condenseur de la pompe à chaleur dans l’animation.

Maintenant on met ensemble ces deux effets, que se passe-t-il ?

  
En utilisant un liquide friorigène, qui a la propriété de s’évaporer  et  de se condenser facilement sous forme liquide, on construit un circuit fermé.
On met dans ce circuit un compresseur ( qui joue le rôle de la pompe à vélo ), on met un  condenseur  ( l’endroit où le gaz se re transforme en liquide  et re-transmet  sa chaleur) , puis on met un évaporateur ( l’endroit ou le liquide formé auparavant se  transforme en gaz ),  on  y  ajoute un échangeur de chaleur (ailette bleue dans l’animation ) et on revient  de nouveau vers le compresseur. Voilà on vient de construire une pompe à chaleur (ou un frigo )
Si on met en route le compresseur, le gaz frigorigène est aspiré depuis l’évaporateur, puis compressé , il se transforme en liquide et redonne la chaleur qu’il a « absorbé » dans  l’évaporateur. Il passe ensuite dans une chicane  ou il se transforme en gaz et repasse dans l’échangeur de chaleur, il  réabsorbe de la chaleur qui vient de l’environnement (air, sol, eau),  puis est de nouveau aspiré par le compresseur, et le cycle recommence.
Qu’est-ce que l’on a fait ?  On a simplement pris de la chaleur depuis l’environnement et on l’a « concentrée » pour la transférer dans le circuit de chauffage de la maison.
C’est simple non?

D’ailleurs, vous utilisez tous les jours une pompe à chaleur……  C’est votre réfrigérateur !
La chaleur est extraite de l’intérieur du réfrigérateur, vers l’extérieur (la cuisine). Il existe des pompes à chaleur (PAC) ne produisant que du froid, que du chaud, ou bien les deux (pompe à chaleur réversible, ou climatisation réversible).

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