Pompes à chaleur, énergies renouvelables (63)

Principes

Le principe de fonctionnement d'une PAC est exactement celui d'un réfrigérateur.

Alors qu'un réfrigérateur transfère la chaleur pour rafraîchir son atmosphère intérieure, la PAC transfère la chaleur de l’air extérieur pour l'injecter à l’intérieur de la maison. Car l’air, même froid, contient de la chaleur.

On définit deux milieux : la source froide (d'où l'on extrait l'énergie) et la source chaude (où on la réinjecte). La température réelle des sources n'intervient pas dans cette définition, bien que le dispositif soit surtout intéressant dans le cas où la source chaude à une température plus élevée que la source froide.

Un circuit frigorifique transfère l'énergie grâce au changement d'état (liquide / gaz) du fluide utilisé (cf. enthalpie). Le moto-compresseur assure la compression du fluide dans le condenseur (source chaude) afin que le changement d'état souhaité se produise à une température élevée. La pression du fluide est alors réduite au moyen d'un « détendeur » (terme impropre, car on agit sur la phase liquide, incompressible : l'expression réducteur de pression est plus adéquate) avant d'entrer dans l'évaporateur (source froide) pour que le changement d'état voulu se produise à basse température. L'inversibilité du cycle peut être obtenue au moyen d'une vanne à quatre voies qui permet de choisir l'échangeur (voir ci-dessus) vers lequel la phase gazeuse est dirigée et, corollairement, l'échangeur alimenté par la phase liquide. Cette vanne (si elle existe) permet donc de choisir quelle source sera froide (ou chaude).

La température de la source froide doit nécessairement être supérieure à la température d'évaporation du fluide et celle de la source chaude inférieure à celle de condensation du fluide pour que ces changements d'état se produisent. Dans le cas contraire, les changements d'état ne se produiraient pas et l'efficacité du circuit frigorifique ne serait qu'au mieux de 1 ou 0 (voir formules ci-dessous).

L'appareil de la PAC

Schéma de principe d'une PAC à détente directe

L'appareil, qui prélève de la chaleur à la source froide grâce au circuit de captage, dispose de quatre organes principaux (cf. schéma ci-contre) :

1. le condenseur (source chaude) : le fluide frigorigène libère sa chaleur au fluide secondaire (eau, air...) en passant de l'état gazeux à l'état liquide.
2. le détendeur : il réduit la pression du fluide frigorigène en phase liquide.
3. l'évaporateur (source froide) : la chaleur est prélevée au fluide secondaire pour vaporiser le fluide frigorigène.
4. le compresseur : actionné par un moteur électrique, il élève la pression et la température du fluide frigorigène gazeux en le comprimant.

Il existe deux technologies différentes :

• la détente directe : elle se compose d'un seul circuit. Le fluide frigorigène passe directement dans le sol chauffant ou les convecteurs. Le circuit de captage joue le rôle d'évaporateur et le circuit de chauffage celui de condenseur.
• les fluides intermédiaires : la PAC possède un circuit séparé pour le captage, la pompe à chaleur et le chauffage. Ce système est un peu plus coûteux mais plus performant, notamment pour le rafraîchissement et il contient bien moins de fluide frigorigène.

Solaire

Principe du chauffe-eau solaire eau chaude :

Les chauffe-eau solaires sont constitués :

• De capteurs, qui convertissent le rayonnement solaire en chaleur.
• D'un ou plusieurs réservoir (s) de stockage isolé (s).
• D'une pompe pour entraîner le fluide.
• D'un ou plusieurs échangeurs de chaleur pour transférer la chaleur du fluide caloporteur à l'eau sanitaire.
• D'un appoint qui est un permet de compléter la production d'eau chaude quand le solaire ne peut pas couvrir la totalité des besoins.
• D'un système de régulation électronique qui contrôle le tout.

Photovoltaïque

L'énergie solaire photovoltaïque est une forme d'énergie renouvelable permettant de produire de l'électricité par transformation d'une partie du rayonnement solaire grâce à une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque.

Cette installation peut-être isolée et fonctionner « en ilot » en chargeant des batteries et répondant à des besoins locaux, ou alimenter un réseau de distribution électrique.

En savoir plus

Les chaudières à bois, à bûches :

Les chaudières granulées :

Ces chaudières plus évoluées se développent de manière rapide sur le marché. Elles allient technologie avancée, rendement et souplesse d'utilisation. Elles s'utilisent aussi simplement qu'une installation fonctionnant avec une autre énergie et offrent tous les avantages du bois - chaleur et confort - sans les inconvénients.