Comprendre la thermodynamique
Cercle Intuis

Comprendre la thermodynamique

12 février 2024
Pompe à chaleur

Toutes les pompes à chaleur (PAC) ont le même principe de fonctionnement. Elles puisent les calories présentes dans l’air, l’eau et la terre, puis les transfèrent à l’intérieur d’un lo-gement pour le chauffer et produire son eau chaude sanitaire. L’utilisation de cette énergie gratuite, disponible et inépuisable, permet de répondre aux besoins énergétiques d’un logement à moindre coût : 75% d’économies d’énergie minimum. Le tout, en préservant un niveau de confort intérieur optimal.

Comprendre la thermodynamique

Différents types de PAC en mode production de chaleur

Il existe une multitude de PAC, mais toutes sont classées en trois grandes familles :

  • Les PAC à aérothermie qui puisent l’énergie dans l’air.
  • Les PAC sur boucle d'eau qui interagissent avec une boucle d'eau.
  • Les PAC à géothermie qui puisent l’énergie dans le sol.

 

AÉROTHERMIE

AIR/EAU

Comprendre la thermodynamique

3. L’eau va chauffer l’ECS et le circuit de chauffage

Comprendre la thermodynamique

1. Puiser dans l’air extérieur les calories
2. Utiliser un fluide pour transmettre la chaleur à l’eau du réseau de l’habitat

Chauffe-eau thermodynamique Cylia 250
Eau chaude sanitaire
France origine

Cylia 250

Chauffe-eau thermodynamique air/eau sol

  • Capacité disponible (L) : 250
  • Classe énergétique : A+
Modèle commercial HTi70 Pilote DS170d
Eau chaude sanitaire
Circuit chauffage
France origine

Pompe à chaleur HTi70 - DS170D

Pompe à Chaleur Air/Eau Monobloc Haute Température 70°C, pilote compact "Tout en 1", chauffage et eau chaude sanitaire intégrée.

  • Résidentiel individuel
  • Surface entre 80 et 160m2
Edel Air 200 litres sur air extérieur
Eau chaude sanitaire
France origine

Edel AIR Sol

Chauffe-eau thermodynamique air/eau sol

  • Capacité disponible (L) : 200 , 270
  • Classe énergétique : A+
Circuit chauffage
Eau chaude sanitaire

Pompe à chaleur HRC70 Premium+

Pompe à Chaleur Air/Eau Monobloc haute température 70°C, pilote multifonctions et adaptable à toutes configurations, chauffage et ECS déportée.

  • Résidentiel individuel
  • Surface supérieure à 160m2

AIR/AIR

Comprendre la thermodynamique

1. Puiser dans l’air extérieur les calories
2. Utiliser un fluide pour transmettre la chaleur à l’air de l’habitat

Comprendre la thermodynamique

3. L’air va chauffer l’air ambiant

BOUCLE D'EAU

EAU/AIR

Comprendre la thermodynamique

1. Puiser dans l’eau de la boucle les calories
2. Utiliser un fluide pour transmettre la chaleur à l’air de l’habitat

Comprendre la thermodynamique

3. L’air va chauffer l’air ambiant

EAU/EAU

Comprendre la thermodynamique

1. Puiser dans l’eau de la boucle les calories

Comprendre la thermodynamique

2. Utiliser un fluide pour transmettre la chaleur à l’eau chaude sanitaire de l’habitat

Edel Eau 200 litres
Eau chaude sanitaire

Edel EAU Sol

Chauffe-eau thermodynamique eau/eau sol

  • Capacité disponible (L) : 200 , 270
  • Classe énergétique : A+
Eau chaude sanitaire

Edel EAU Mural

Chauffe-eau thermodynamique eau/eau mural

  • Capacité disponible (L) : 150
  • Classe énergétique : A+

GÉOTHERMIE

EAU glycolée/EAU Sur sol

Comprendre la thermodynamique

3. L’eau va chauffer l’ECS et le circuit de chauffage

Comprendre la thermodynamique

1. Puiser dans le sol les calories (horizontal ou vertical)
2. Utiliser un fluide pour transmettre la chaleur à l’eau du réseau de l’habitat

EAU glycolée/EAU Sur nappe phréatique

Comprendre la thermodynamique

3. L’eau va chauffer l’ECS et le circuit de chauffage

Comprendre la thermodynamique

1. Puiser dans une nappe phréatique les calories (sonde verticale)
2. Utiliser un fluide pour transmettre la chaleur à l’eau du réseau de l’habitat

Le circuit thermodynamique

Une pompe à chaleur fonctionne avec un fluide frigorigène. Le cycle thermodynamique implique une série d'étapes au cours desquelles le fluide passe de l'état liquide à l'état gazeux, puis revient à l'état liquide. En parallèle, des variations de pression sont induites pour engendrer soit de la chaleur, soit du rafraîchissement en fonction des besoins.

Comprendre la thermodynamique
  1. Les calories puisées dans l'air sont transférées vers le fluide frigorigène. 
    L'air refoulé est 5°C moins élevé environ. 
    Comment ? Grâce aux ailettes de l’évaporateur qui permettent aux calories de chauffer le fluide contenu dans le circuit de la PAC. C’est ce transfert de chaleur qui permet son évaporation.
  2. Le fluide à l’état gazeux est compressé afin de monter en pression et en température.
    Comment ? Via un effet de pompe à vélo du compresseur qui échauffe le fluide caloporteur de façon significative en le faisant basculer de l’état gazeux basse pression à l’état gazeux haute pression. 
  3. Le condenseur transfère les calories contenues dans le fluide vers le circuit hydraulique.  
    Conséquences ? Le fluide se condense et passe de l'état gazeux à liquide. La liaison hydraulique profite de ce changement d'état pour se charger en calories (environ +5°C). Elle part ensuite de la PAC vers l’unité intérieure pour chauffer le circuit de chauffage et d’eau chaude sanitaire.
  4. Le fluide baisse en pression et est très nettement refroidi grâce à un détendeur (détente adiabatique). 
    L’intérêt ? Lui permettre de se recharger en calories dès la prochaine étape ! La boucle est bouclée.

Le saviez-vous ? 

Ce procédé vertueux ne date pas d’hier !

C’est en 1987, à travers sa marque France Energie, que le Groupe intuis fait le choix stratégique d’investir dans les énergies renouvelables. 
Comment ? En mettant, avec la technologie de la boucle d’eau, la thermodynamique au cœur de son dispositif. Une (r)évolution qu’il propose en premier lieu au tertiaire et à l’industrie. En 2009, une autre marque d’intuis fondée il y a 130 ans, Auer, prend elle aussi, le virage de la thermodynamique. Grâce à des solutions technologiques vertueuses et à la pointe de la performance, Auer est alors catégorisée comme « acteur innovant » pour le résidentiel individuel, le collectif et le petit tertiaire.

Comprendre la thermodynamique

Les indicateurs de performance d'une PAC : COP, SCOP et ETAS

Le COP est le coefficient d’une PAC. Un coefficient qui représente le rapport entre l’énergie restituée et l’énergie consommée. Plus ce coefficient est élevé, plus la PAC est performante !

Un mode de calcul unique : 

…qui repose sur différents critères : 

La quantité d’énergie produite dépend de la température d’air extérieur et de la température d’eau souhaitée dans le réseau de chauffage. La norme EN14511 permet de déterminer les conditions et les méthodes d'essais.

La quantité d’énergie consommée va pour sa part varier selon : 

  • La température extérieure, qui implique une activité plus importante de la PAC en saison hivernale. 
  • La température intérieure de confort souhaitée, qui dépend des habitudes des utilisateurs.
  • La déperdition du logement et donc son isolation. 
  • L’état du circuit de chauffage. Moins il est entretenu (absence de désembouage, par exemple), plus la PAC doit forcer son fonctionnement pour atteindre les besoins souhaités et risque d’être endommagée.
  • La configuration de l’installation, c’est-à-dire les distances entre les éléments et la longueur du circuit. 
  • Le nombre d’habitants qui résident dans l’habitat et leurs habitudes, notamment dans l’utilisation de l’ECS. 
  • Le taux d’occupation du logement sur une année. 
  • L’altitude et la zone géographique où se trouve l’installation. 

Quel COP pour les PAC intuis ? 

En conditions tempérées : air extérieur à +7°C et eau chauffée à +35°C (norme EN 14511)

  • Les PAC intuis sont parmi les plus performantes du marché avec un COP supérieur à 4,8 pour les HTi70.

En situation hivernale : -7°C à l’extérieur et eau à 35°C

  • Les PAC intuis HTi70 8kW affichent un COP de 3. Traduction ? Elles produisent encore 3 fois plus d’énergie qu’elles n’en consomment.

Dans un contexte extrême : -20°C à l’extérieur et eau à 35°C

  • Le COP est proche de 2,2 ce qui permet toujours d’allier confort et économies d’énergie.

Une performance à toute épreuve ! 

  • Avec une eau à haute température (65°C) et +7°C à l’extérieur, les PAC intuis conservent tout de même un COP supérieur à 2,3. 

2 termes à connaître

  • Le COP saisonnier dit SCOP représente le fonctionnement sur une saison de chauffe. C’est lui qui définit la classe énergétique du système de chauffage (A++, A+, etc.). 
  • L’ETAS évalue sous forme de pourcentage l’Efficacité Énergétique Saisonnière. Il permet d’obtenir les économies d’énergie sur une année, et facilite la comparaison entre les différents modèles.

Les Fluides

Le fluide a un rôle essentiel dans le procédé de la thermodynamique. Il en existe plusieurs dizaines, mais chacun possède ses avantages et inconvénients. La prise de conscience quant à l'impact environnemental de ces fluides a conduit les États, il y a quelques années, à adapter leur réglementation - notamment au niveau européen avec la mise en place du règlement dit F-Gas (Règlement 517-2014) qui vise à réguler l’emploi des fluides. Comment ? En bannissant pour commencer les fluides frigorigènes fluorés (HFC) - principalement utilisés dans les secteurs du froid et de la climatisation. 

Objectif : diviser par 5, d’ici à 2030, les émissions globales de gaz à effet de serre (GES) des fluides par rapport à 2015 ! Ambitieux, mais indispensable pour l’environnement. 

Pour agir efficacement, la réglementation F-GAS a défini une unité qui permet de mesurer concrètement l’impact d’un fluide sur l’environnement. Ce dernier est appelé PRG « Potentiel de Réchauffement Global » ou GWP (Global Warming Potential). Plafond à ne pas dépasser : 150 à l’horizon 2030, soit 80% de moins que le R32. 

Le saviez-vous ? 

intuis a fait le choix, dès 2009, d’utiliser le fluide sans HFC R290 pour ses équipements. Le R290, aussi appelé propane, est un fluide dont l’impact carbone est évalué à 3 pour des performances exceptionnelles d’un point de vue thermique. Un choix visionnaire, innovant et précurseur auxquels adhèrent aujourd’hui la plupart des acteurs du marché !

Impact des gaz frigorigènes sur l’environnement (en GWP*)

Comprendre la thermodynamique

*GWP = Global Warming Potential (PRG Potentiel Réchauffement Global). Se calcule en tonne équivalent CO2 pour le rejet d’un gaz à effet de serre dans l’environnement.

Éléments constitutifs d'une pompe à chaleur : ne vous trompez plus !
Pompe à chaleur

Éléments constitutifs d'une pompe à chaleur : ne vous trompez plus !

Il existe différents types de configurations pour une pompe à chaleur. Découvrez-les ci-dessous.

En savoir plus
Marche à suivre pour bien choisir une pompe à chaleur
Pompe à chaleur

Marche à suivre pour bien choisir une pompe à chaleur

Pour choisir le modèle de pompe à chaleur le plus adapté à votre chantier, utilisez notre outil Excel DimoPAC dé...

En savoir plus
Conseils et bonnes pratiques pour l'installation
Pompe à chaleur

Conseils et bonnes pratiques pour l'installation d'une pompe à chaleur

Comment éviter la panne ? Quel autres options pour éviter une coupure de courant ? Quelle puissance électrique c...

En savoir plus
Le point sur la qualité du réseau d'eau
Pompe à chaleur

Le point sur la qualité du réseau d'eau

Le contrôle annuel de la qualité de l’eau est OBLIGATOIRE et s’effectue en 5 étapes - variable selon l’état de l...

En savoir plus
Pompe à chaleur
Pompe à chaleur

Pompe à chaleur : quelle température pour quel émetteur ?

La classification en température haute, moyenne et basse doit être définie en fonction des émetteurs qui constit...

En savoir plus
La loi d'eau, comment ça marche ?
Pompe à chaleur

La loi d'eau, comment ça marche ?

La loi d’eau est le principe qui régule la température de l’eau du circuit de chauffage en fonction des températ...

En savoir plus
Heat Pump

Installer une pompe à chaleur

Préparer l’installation de sa pompe à chaleur.

En savoir plus
réglementation F-Gas
Pompe à chaleur Aides & Réglementations

Décryptage de la réglementation F-Gas

Cet article offre des axes de compréhension du règlement F-Gas, examinant ses conséquences industrielles. Il exp...

En savoir plus
What is a heat pump?
Pompe à chaleur

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?

Comment fonctionne une pompe à chaleur, quels sont les différents types de PAC et les avantages et inconvénients...

En savoir plus