Introduction

Au-delà de l’usage direct de la chaleur naturelle par ventilation ou par sa récupération via un échangeur de chaleur, la pompe à chaleur permet de chauffer un espace à partir d’une ambiance plus froide. La pompe à chaleur est donc un équipement de chauffage qui valorise la chaleur naturelle.
 
Les pompes à chaleur sont considérées comme une technologie « énergie renouvelable » dans la mesure où les calories produites sont issues de la chaleur naturelle de l’air, de l’eau (étang, nappe phréatique) ou du sol (échangeur horizontal ou puits vertical). Ces calories proviennent indirectement du rayonnement solaire, source renouvelable. Cependant, ce transfert de chaleur n’est possible qu’en injectant de l’énergie électrique. Si la part d’énergie électrique est trop importante, leur intérêt peut être fortement réduit.

 


Chaleur "naturelle"

(géothermique, océanique ou solaire indirect)

Architecture bioclimatique, Eclairage naturel, Chaleur, éclairage
Ventilation naturelle, Puis canadien Confort thermique
Pompe à chaleur Chaleur
Puits géothermique Chaleur (électricité)


Ces informations s’appuient sur les ouvrages de référence consultables dans notre centre de documentation.

 

La source d'énergie

La chaleur naturelle est une source d'énergie renouvelable. A la surface de la terre, elle provient principalement du soleil. Le rayonnement solaire réchauffe le sol, les eaux de surface et l’air. Localement, la terre présente des sources thermiques émanant du sous-sol. Celles-ci sont présentées dans la partie du site dédiée à la géothermie.

La notion de chaleur naturelle recouvre donc les calories d’origine solaire ou terrestre stockées dans l’air, l’eau et les sols. A laquelle on peut aussi ajouter les sources artificielles. Dans le résidentiel, on peut par exemple récupérer les calories contenues dans l’air vicié via des échangeurs de chaleur. La récupération de chaleur peut avantageusement être appliquée à certains processus industriels.

En Belgique, le flux annuel de chaleur géothermique à la surface du sol émanant du centre de la terre est de moins de 10 kWh/m². A titre de comparaison, le rayonnement solaire apporte en moyenne 1 000 kWh/m² par an.

En Belgique, il en résulte une température du sol qui à quelques mètres se stabilise aux alentours de 10°C.

La température de l’air varie en permanence au gré des saisons avec à Uccle (IRM) des températures moyennes mensuelles autour de 2°C en janvier et de 20°C en juillet.

La température de l’eau de la mer varie généralement de 5°C en février à 18°C en août.


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Système de conversion

Une pompe à chaleur (PAC) est une machine thermodynamique destinée à assurer le chauffage d’un local à partir d’une source de chaleur externe dont la température est inférieure à celle du milieu à chauffer. Il s’agit donc d’un système qui transfère des calories d’un milieu à bas niveau de température vers un milieu à niveau de température plus élevé. Pour ce faire, la PAC utilise généralement un cycle frigorifique à compression, qui nécessite donc une consommation d'électricité.

L'avantage énergétique net dépend néanmoins de la consommation électrique associée. Celui-ci est caractérisé par un coefficient de performance (COP). Le COP correspond au rapport entre la chaleur fournie et l’énergie électrique consommée. Il dépend de l’équipement (localisation et performances des échangeurs de chaleur, compresseur) et de ses conditions d’utilisation (températures de la source et du milieu à chauffer). Comme le COP dépend de la différence de température entre la source et le milieu à chauffer, il varie selon les saisons d’autant plus que la température de la source varie. On considère généralement que le système n'est énergétiquement intéressant que si le COP annuel est supérieur à trois.

La pompe à chaleur comporte un circuit de transfert de chaleur qui se compose d’un compresseur, d’un détendeur et de deux échangeurs de chaleur : l’évaporateur pour capter les calories dans le milieu froid et le condenseur pour délivrer les calories dans le milieu chaud.

Source: www.ademe.fr


Dans le secteur résidentiel, la PAC est utilisée pour des applications de chauffage des locaux et de l’eau chaude sanitaire.

 


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