Dans la nature, un objet qui est plus chaud que son environnement refroidit : il transmet sa chaleur à l’environnement. Une pompe à chaleur fonctionne exactement à l'inverse : elle puise la chaleur dans une source de chaleur (eau, sol, air) et la restitue à une température encore plus élevée. Chacun dispose d’une pompe à chaleur à la maison : le réfrigérateur. Les denrées alimentaires placées dans le frigo constituent la source de chaleur dans laquelle la chaleur est puisée, l’arrière du frigo dégageant ensuite cette chaleur.

 

Une pompe à chaleur fonctionne avec de l’électricité. Plus la différence de température est importante entre la source de chaleur et le système de chauffage, plus la quantité d’électricité consommée sera élevée.

Le rapport entre la quantité d’énergie fournie et la quantité d’électricité consommée détermine le coefficient de performance ou le COP d’une pompe à chaleur. Le COP des pompes à chaleur se situe généralement entre 2,5 et 6. Plus le COP est élevé, plus la quantité d’électricité nécessaire au fonctionnement de la pompe est faible (et donc moins la pompe est coûteuse lors de l’utilisation). Les sources d’énergie les plus utilisées pour une pompe à chaleur sont le sol, l’eau souterraine et l’air. Nous utilisons la pompe à chaleur dont la source d'énergie est l'air.

 

Un échangeur de chaleur sol horizontal capte la chaleur à une profondeur d’un mètre. A cette profondeur, la température du sol oscille entre 4 et 17° C, en fonction de la saison. Un échangeur sol vertical capte la chaleur plus bas, à 5-7 mètres sous la surface, où l’influence des saisons sur la température a quasi disparu.

 

Les pompes à eau peuvent également capter la chaleur dans l’eau souterraine. Généralement, celle-ci est absorbée dans le puisard au moyen d’une pompe à eau souterraine. Elle est ensuite envoyée vers la pompe à chaleur. L’eau refroidie est orientée vers un puits de recharge des nappes.

 

La chaleur peut également être puisée dans l’air ambiant. Celui-ci est toujours présent en abondance, mais sa température varie considérablement. Des « systèmes à inverseur » déterminent l’influence des variations de température sur le rendement de la pompe à chaleur. Une pompe à chaleur est capable de capter la chaleur dans l’air ambiant jusqu’à des températures extérieures de -20° C.

Comment la pompe à chaleur diffuse-t-elle la chaleur ?

• Chauffage d’une habitation : Pour le chauffage d’une habitation, la source de chaleur est couplée à un système de chauffage. Tous les systèmes de chauffage n’assurent pas un rendement identique : la température de l’eau doit se situer de préférence entre 35°C et maximum 45°C. Cette température est donc inférieure à celle d’un chauffage central traditionnel. Voilà pourquoi une pompe à chaleur est toujours associée à un chauffage au sol, un chauffage mural ou au plafond.
• Eau chaude sanitaire : Une pompe à chaleur convient également pour la production d’eau chaude sanitaire avec un bon rendement. Dans ce cas, la source de chaleur peut être plus réduite. De l’eau chaude sanitaire est toujours disponible en réserve.
• Refroidissement : Une pompe à chaleur réversible (telle que l’air conditionné, par exemple), peut rafraîchir l’habitation pendant l’été en utilisant l’habitation proprement dite comme source de chaleur et en éliminant la chaleur superflue. Pour ce faire, la pompe à chaleur utilise approximativement autant d’énergie que pour le chauffage. Cette solution n’est pas éco-énergétique.
• Systèmes mixtes : Les systèmes mixtes regroupent les fonctions de chauffage de l’habitation, de préparation de l'eau chaude sanitaire et éventuellement de refroidissement.