La pompe à chaleur a le vent en poupe ces dernières années : son succès n’est certainement pas dû au hasard ! En effet, une pompe à chaleur regroupe 2 critères auxquels nous sommes de plus en plus nombreux à être sensibles : l’écologie et l’économie. La pompe à chaleur est le seul appareil de chauffage pour piscine qui restitue plus d’énergie qu’il n’en consomme !
Les pompes à chaleur pour piscine ont un principe de fonctionnement très proche des pompes à chaleur « classiques » (pour le chauffage ou la climatisation de la maison), mais également des réfrigérateurs. Elles sont équipées d’un ventilateur, un évaporateur, un compresseur, un condenseur (ou échangeur) et un détendeur. Tous ces éléments permettent de réchauffer l’eau de votre bassin avec une consommation électrique faible.
Concrètement, la pompe à chaleur (parfois appelée PAC) absorbe la chaleur de l’air ambiant, l’amplifie par l’action de compression du compresseur, et la transfère à l’eau de la piscine dans l’échangeur de chaleur.
Le fonctionnement d’une pompe à chaleur, étape par étape
Tout d’abord, il est essentiel de bien comprendre tous les éléments qui composent la pompe à chaleur de piscine :
- L’évaporateur : il capte les calories de l'air extérieur et assure le passage des calories jusqu'au fluide frigorigène.
- Le compresseur : comme son nom l'indique, il va comprimer le fluide frigorigène pour augmenter sa pression et produire un transfert de chaleur.
- L'échangeur (ou condenseur) : sous forme de serpentin dans lequel circule le fluide frigorigène, il va réchauffer l'eau de la piscine. Une fois sorti de l'échangeur, le fluide frigorigène qui était à l'état gazeux va se liquéfier par condensation et perdre toute sa chaleur.
- Le détendeur : à l'inverse du compresseur, le détendeur permet au fluide frigorigène de passer d’un état de haute pression à celui de basse pression. Suite à cette baisse brutale de pression le fluide passe à une température de -20°C et va pouvoir alimenter l'évaporateur.
Une pompe à chaleur à un principe de fonctionnement très simple, qui se répète à l’infini :
- Le fluide frigorigène (le R32 est le plus utilisé) de la pompe à chaleur récupère les calories (la chaleur) contenues dans l'air extérieur poussé dans l'évaporateur par le ventilateur. Le liquide frigorigène passe alors de l'état liquide à l'état gazeux.
- Le gaz, devenu chaud, est comprimé par le compresseur pour en élever encore la température.
- Le gaz très chaud circule dans l'échangeur de chaleur, ou condenseur : sa chaleur est alors transférée à l'eau de la piscine circulant à proximité.
- Le fluide frigorigène passe alors dans le détendeur pour réduire sa pression, et faire baisser sa température. Le fluide, redevenu liquide, est dirigé vers l'évaporateur, où il recommence un nouveau cycle.
- L'emploi du fluide frigorigène et la variation de sa pression permettent donc de chauffer l'eau du bassin avec une consommation électrique très inférieure à celle d'un réchauffeur électrique.
Quel rendement pour les pompes à chaleur ?
En fonction de la taille et de la qualité de fabrication des composants d’une pompe à chaleur, le rendement de celle-ci peut varier fortement.
Le rendement d’une pompe à chaleur est généralement exprimé par le COP, ou coefficient de performance. Son calcul est très simple :
COP = énergie produite (quantité de chaleur) / énergie électrique consommée.
C’est sur ce point que les pompes à chaleur se démarquent clairement des autres systèmes de chauffage pour piscine. Là où un réchauffeur électrique aura un rendement inférieur à 1 (pour 1 kW consommé, moins de 1 kW sera transformé en chaleur), une pompe à chaleur à un rendement (ou COP) qui peut varier de 3 à 6. Pour 1 kW consommé, une pompe à chaleur délivrera entre 3 et 6 kW.
Quelques remarques sur le calcul du COP : comme une pompe à chaleur utilise l’énergie (les calories) présente dans l’air, ses performances seront directement dépendantes de la température de l’air, ainsi que de son taux d’humidité. Ainsi, le rendement sera différent si l’air est à 25 °C, ou s’il est à 10 °C. Le COP d’une même pompe peut donc être de 6 si l’air est à 25 °C et de 3 avec l’air à 15 °C.
Les fabricants de pompes à chaleur donnent généralement 2 COP avec des conditions extérieures différentes : Air à 28 °C / Eau à 28 °C / Humidité 80 % et Air à 15 °C / Eau à 26 °C / Humidité 70 %.
Les différents fluides frigorigènes des pompes à chaleur
Le fluide frigorigène d’une pompe à chaleur est l’équivalent de l’essence pour une voiture. Il assure la circulation des calories dans le circuit de la PAC. Sans lui, l’échange thermique ne peut se faire et l’eau ne chauffera pas.
Pur ou mélangé, liquide ou gazeux, il existe différents fluides frigorigènes utilisés pour les pompes à chaleur de piscine.
Toutefois, certains fluides frigorigènes sont polluants et les institutions européennes imposent des règlements de plus en plus sévères afin de les supprimer.
De nouveaux fluides frigorigènes plus respectueux de l’environnement ont donc vu le jour depuis quelques années : le R22 a été remplacé par le R410A, puis ce dernier a lui-même été remplacé par le R32 (le plus utilisé de nos jours).
Le fluide frigorigène R410A
Le fluide frigorigène R410A est un gaz hydrofluorocarbure (HFC) composé pour moitié de R32 et R125.
Il a remplacé les gaz riches en chlore (CFC), très nocifs pour la couche d’ozone. Ces gazs riches en chlore ont été interdits depuis de nombreuses années en raison de leur impact très néfaste sur l’environnement.
Le rendement énergétique du R410A est 5 à 6 fois plus important que le R22 qu’il a remplacé.
Néanmoins, le R410A possède un inconvénient : il possède un Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) très élevé de 2088 par kilo, qui ne répond plus aux normes actuelles et à venir. Il va disparaître progressivement au profit du gaz R32.
Le fluide frigorigène R32
Le fluide frigorigène R32 est le plus utilisé dans les pompes à chaleur commercialisées de nos jours. Plus respectueux de l’environnement, il est également pur, ce qui le rend facilement recyclable.
Son rendement énergétique est 5 à 10 fois supérieur au R410A pour la même puissance restituée. Il est également plus économique puisqu’il nécessite 20 à 30% de fluide en moins.
Son Pouvoir de Réchauffement Global est 3 fois moins élevé que le R410A puisqu’il est de 675 par kilo.
Le fluide frigorigène R32 offre de meilleures performances à la pompe à chaleur, tout en permettant de diminuer de manière importante les pollutions liées au fonctionnement des pompes à chaleur.
De nouveaux fluides frigorigènes vont faire leur apparition dans les prochaines années pour remplacer le R32 car la réglementation impose aux appareils de climatisation d’atteindre un Pouvoir de Réchauffement Global de 400 d’ici 2030.
En conclusion
Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur est très simple : les calories de l’air sont utilisées pour chauffer l’eau du bassin. Des modèles réversibles existent, permettant de rafraîchir l’eau de votre piscine si la température de baignade n’est plus confortable.
Ce système de chauffage est dit « lent » : la montée en température de l’eau jusqu’au point de consigne (la température idéale choisie par vos soins) peut prendre de quelques heures à quelques jours, en fonction du volume du bassin et des conditions météorologiques.
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