Vue d'ensemble du système
Une pompe à chaleur se compose de deux circuits qui échangent de l'énergie :
- Le circuit frigorifique : où circule le fluide frigorigène (circuit fermé)
- Le circuit de distribution : air soufflé (PAC air-air) ou eau de chauffage (PAC air-eau)
Ces deux circuits se rencontrent au niveau du condenseur, où la chaleur est transférée.
Schéma du cycle thermodynamique
Le cycle se déroule en 4 étapes, dans 4 composants différents :
Détail de chaque composant
1. L'évaporateur (unité extérieure)
Fonction : Capter les calories de l'air extérieur
Fonctionnement détaillé :
- Le fluide frigorigène arrive sous forme liquide à très basse température (-10°C)
- L'air extérieur (même à 0°C) est plus chaud que le fluide
- Le fluide absorbe les calories de l'air et s'évapore (devient gazeux)
- Un ventilateur accélère le passage de l'air sur l'échangeur
2. Le compresseur (cœur du système)
Fonction : Augmenter la pression et la température du fluide
Fonctionnement détaillé :
- Le gaz basse pression entre dans le compresseur
- Un mécanisme (scroll, piston ou vis) comprime le gaz
- La compression augmente la pression ET la température
- Le gaz sort à haute pression et haute température (60-90°C)
Consommation : C'est le seul composant qui consomme de l'électricité de manière significative.
3. Le condenseur (transfert de chaleur)
Fonction : Transférer la chaleur vers le circuit de chauffage
Pour une PAC air-eau :
- Échangeur à plaques : le gaz chaud cède ses calories à l'eau
- L'eau de chauffage monte de 30°C à 45-55°C
- Le fluide frigorigène se refroidit et redevient liquide
Pour une PAC air-air :
- L'échangeur est dans l'unité intérieure (split)
- Le gaz chaud cède ses calories à l'air ambiant
- Un ventilateur diffuse l'air chaud dans la pièce
4. Le détendeur
Fonction : Faire chuter la pression pour refroidir le fluide
Fonctionnement détaillé :
- Le liquide haute pression traverse un orifice calibré
- La pression chute brutalement
- Cette détente refroidit fortement le fluide (-10°C)
- Le fluide est prêt à capter à nouveau les calories de l'air
Schéma d'installation PAC Air-Eau
Configuration type d'une installation
Le fluide frigorigène
Le fluide frigorigène est l'élément clé qui transporte la chaleur. Il change d'état (liquide ↔ gaz) pour absorber et libérer de l'énergie.
Fluides utilisés en 2026
| Fluide | GWP* | Caractéristiques |
|---|---|---|
| R32 | 675 | Standard actuel, bon compromis |
| R290 (propane) | 3 | Écologique, légèrement inflammable |
| R410A | 2088 | En cours d'abandon (trop polluant) |
*GWP = Global Warming Potential (potentiel de réchauffement)
Quantité de fluide
Une PAC résidentielle contient typiquement 1 à 3 kg de fluide frigorigène. Ce circuit est hermétique et ne nécessite normalement pas de recharge.
Régulation et pilotage
Sonde extérieure
Mesure la température dehors pour anticiper les besoins de chauffage (loi d'eau).
Sonde de départ
Contrôle la température de l'eau envoyée vers les émetteurs.
Thermostat d'ambiance
Permet de définir la température souhaitée dans le logement.
Régulation Inverter
Les PAC modernes modulent leur puissance en continu (10% à 100%) au lieu de fonctionner en tout-ou-rien. Avantages :
- Confort stable (pas de variations de température)
- Économies d'énergie (pas de surconsommation au démarrage)
- Durée de vie prolongée (moins de cycles marche/arrêt)
Points de vigilance à l'installation
Distance unité extérieure
- Maximum 15-20 mètres de l'unité intérieure
- Plus c'est court, meilleur est le rendement
Emplacement unité extérieure
- Éviter l'exposition plein nord (givrage)
- Éloigner des chambres (bruit)
- Prévoir l'évacuation des condensats
Dimensionnement
Un surdimensionnement ou sous-dimensionnement dégrade les performances. Un bilan thermique précis est indispensable.