Les pompes à chaleur sont des systèmes de chauffage et de refroidissement à haut rendement énergétique qui fonctionnent bien dans une large gamme de températures. Toutefois, leur efficacité peut varier en fonction du type de pompe à chaleur et des conditions extérieures. Voici un résumé des cas où les pompes à chaleur peuvent perdre de leur efficacité :
- Climats modérés: Les pompes à chaleur sont plus efficaces dans les climats modérés où les températures restent généralement au-dessus du point de congélation. Elles peuvent assurer le chauffage et la climatisation tout au long de l’année dans les régions où les hivers et les étés sont doux.
- Temps froid: Lorsque les températures extérieures descendent en dessous du point de congélation, l’efficacité d’une pompe à chaleur à air (le type le plus courant) diminue. La pompe à chaleur doit travailler davantage pour extraire la chaleur de l’air froid, ce qui peut réduire sa capacité de chauffage.
- Chauffage d’appoint: Dans des conditions plus froides, les pompes à chaleur peuvent s’appuyer sur des éléments de chauffage auxiliaires ou des systèmes de secours pour répondre à la demande de chauffage. Ces sources de chaleur auxiliaires, telles que le chauffage par résistance électrique ou une chaudière à gaz, sont moins efficaces sur le plan énergétique que la pompe à chaleur elle-même, mais peuvent fournir un complément de chaleur en cas de besoin.
- Point d’équilibre: Le point où l’efficacité d’une pompe à chaleur correspond à l’énergie nécessaire pour chauffer une maison est connu sous le nom de « point d’équilibre ». En dessous de cette température, la pompe à chaleur perd de son efficacité et des sources de chaleur auxiliaires peuvent être nécessaires pour maintenir le confort intérieur.
- Pompes à chaleur géothermiques: Les pompes à chaleur géothermiques, qui utilisent la température constante de la terre pour l’échange de chaleur, sont moins affectées par les fluctuations de la température extérieure et peuvent fonctionner efficacement dans les climats plus froids. Elles constituent une bonne option pour les régions aux hivers rigoureux.
- Entretien régulier: Un bon entretien, notamment le nettoyage des filtres, la vérification des niveaux de réfrigérant et le bon fonctionnement du système, peut contribuer à améliorer l’efficacité de la pompe à chaleur, même par temps froid.
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Les pompes à chaleur fonctionnent même à des températures inférieures à 20 degrés (inférieures au point de congélation/32 degrés). Cependant, la source de chaleur principale ne suffira pas à chauffer votre maison et la source de chaleur secondaire sera activée pour la compléter.
À cette température, la pompe à chaleur n’est pas très efficace sur le plan énergétique. Cela se traduit par une facture d’électricité élevée à la fin du mois.
Les pompes à chaleur sont généralement une très bonne idée dans les régions où les hivers sont doux. Dans ces régions, la pompe à chaleur fonctionnera sans problème et n’activera pas la source d’énergie secondaire, qui est généralement la moins efficace.
Dans les régions qui connaissent des hivers extrêmes, les pompes à chaleur ne sont pas une bonne idée. En effet, dès que les températures descendent en dessous de 40 degrés, la pompe à chaleur est obligée d’activer le chauffage d’appoint, ce qui est très coûteux.
Il n’est généralement pas nécessaire d’arrêter la pompe à chaleur par temps froid. Le chauffage d’appoint assure le chauffage jusqu’à ce que la température s’améliore. N’activez le chauffage d’urgence que lorsque la pompe à chaleur ne parvient plus à chauffer.
Fonctionnement d’une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur ressemble en tous points à un climatiseur central. Elle se compose d’un compresseur, d’un serpentin de condensation et d’un serpentin d’évaporation.
Ces trois éléments sont reliés entre eux par des tubes en cuivre. Pour que le refroidissement ou le chauffage se produise, un réfrigérant doit circuler entre ces composants.
Un bon réfrigérant est celui qui passe facilement de l’état gazeux à l’état liquide, puis à nouveau à l’état gazeux, ce qui est généralement dû à un point d’ébullition bas. Il doit également avoir une chaleur latente de vaporisation élevée.
Lorsqu’il est utilisé pour le refroidissement, le réfrigérant circule de l’évaporateur (à l’intérieur de la maison) au compresseur, puis au serpentin du condenseur et enfin de nouveau à l’évaporateur.
À l’intérieur de la serpentin d’évaporateurDans l’évaporateur, le réfrigérant est généralement à l’état liquide et donc très froid. Il absorbe donc la chaleur de l’air intérieur chaud et le refroidit par la même occasion.
Après avoir perdu de la chaleur dans l’air intérieur, le réfrigérant se vaporise et s’écoule vers le compresseur. Le compresseur forme l’unité extérieure avec le serpentin du condenseur.
Afin d’évacuer la chaleur absorbée par le fluide frigorigène vers l’environnement, nous devons encore augmenter sa température. En thermodynamique, la chaleur est transférée d’un point de forte concentration à un point de faible concentration.
En comprimant le réfrigérant, sa pression augmente. Une augmentation de la pression se traduit également par une augmentation de la température.
Le réfrigérant pénètre donc dans le serpentin du condenseur sous la forme d’un gaz surchauffé. Un ventilateur souffle de l’air plus froid sur le serpentin et c’est ainsi qu’il libère de la chaleur dans l’environnement.
Lorsqu’une pompe à chaleur est utilisée pour le chauffage, c’est l’inverse qui se produit. Le réfrigérant passe du serpentin de l’évaporateur au serpentin du condenseur, puis au compresseur avant de revenir au serpentin de l’évaporateur.
Cela est possible grâce à un dispositif connu sous le nom de vanne d’inversion. Comme son nom l’indique, la vanne d’inversion inverse le sens de circulation du réfrigérant.
Comme je l’ai mentionné, pour qu’il y ait transfert de chaleur, il faut qu’il y ait une différence de température entre les deux surfaces. Ainsi, en abaissant la température du réfrigérant, nous pouvons extraire la chaleur de l’environnement, même lorsqu’il fait manifestement froid dehors.
Lorsque le réfrigérant se déplace du serpentin de l’évaporateur au serpentin du condenseur, il passe par des vannes d’expansion où sa température est réduite bien en dessous de la température extérieure.
Par conséquent, lorsque le réfrigérant pénètre dans le serpentin du condenseur, il absorbe la chaleur environnante et passe de l’état liquide à l’état gazeux.
Note: Lorsqu’elle est utilisée pour le chauffage, la batterie du condenseur d’une pompe à chaleur fonctionne comme une batterie d’évaporateur, tandis que la batterie de l’évaporateur fonctionne comme une batterie de condenseur.
Depuis le serpentin du condenseur, le gaz réfrigérant pénètre dans le compresseur. Au niveau du compresseur, le réfrigérant est comprimé, ce qui augmente considérablement sa pression et sa température.
Le gaz surchauffé à haute pression est ensuite envoyé vers le serpentin d’évaporation à l’intérieur de la maison. C’est ainsi que la pompe à chaleur chauffe la maison.
L’air intérieur froid absorbe la chaleur du réfrigérant qui est ensuite diffusé dans toute la maison. À la fin, le réfrigérant se transforme en liquide et est envoyé dans le serpentin du condenseur, et le cycle continue.
Comment une pompe à chaleur cesse d’être efficace
Lorsque la température extérieure tombe en dessous de 40 degrés, l’énergie thermique de l’air diminue et n’est donc pas suffisante pour satisfaire vos besoins de chauffage.
De par leur conception, les pompes à chaleur sont équipées d’une source de chaleur secondaire qui vient compléter la source de chaleur primaire. Il s’agit généralement d’un chauffage par résistance électrique.
Dans certains cas, la source de chaleur secondaire d’une pompe à chaleur peut être un appareil de chauffage fonctionnant au gaz naturel. En fonction de l’endroit où vous vivez et d’autres facteurs, il est parfois plus économique de faire fonctionner un four que le chauffage par résistance électrique.
Lorsque votre pompe à chaleur ne parvient pas à extraire suffisamment de chaleur de l’environnement, votre chauffage d’appoint se met en marche. Vous pouvez le voir clairement sur votre thermostat.
Le chauffage d’appoint reste activé jusqu’à ce que la pompe à chaleur puisse extraire 100 % de l’énergie nécessaire de l’air ambiant.
Si le voyant du chauffage d’appoint est allumé alors que la température extérieure est supérieure à 40 degrés, il y a certainement un problème avec votre pompe à chaleur.
Chauffage d’appoint et chauffage de secours
La plupart des utilisateurs de pompes à chaleur confondent souvent chauffage d’appoint et chauffage de secours. Certains pensent même que ces deux termes sont interchangeables. Quelle est donc la différence entre les deux ?
Chaleur d’appoint se met en marche lorsque la température intérieure chute brusquement de 3 degrés en dessous du réglage du thermostat. C’est généralement le signe que la source de chaleur principale n’est pas suffisante pour chauffer la maison, et le chauffage d’appoint intervient donc pour la compléter.
Le chauffage d’appoint se met en marche automatiquement et reste allumé jusqu’à ce que la température augmente. Il s’éteint également automatiquement.
Chauffage de secours de l’autre côté doit être activé manuellement par vous-même. Un bouton est prévu à cet effet sur le thermostat.
Comme son nom l’indique, le chauffage d’urgence ne doit être utilisé qu’en cas d’urgence. Il peut s’agir d’une pompe à chaleur complètement défaillante, gelée ou sur laquelle une branche d’arbre s’est écrasée.
Lorsque vous activez le chauffage d’urgence, vous demandez au système de contourner la pompe à chaleur et de dépendre à 100 % de la source de chauffage secondaire. Il est donc très coûteux de faire fonctionner la pompe à chaleur en chauffage d’urgence.
Conclusion
En résumé, l’efficacité d’une pompe à chaleur diminue lorsque les températures extérieures se situent entre 40 et 25 degrés Fahrenheit. À ces températures, la pompe à chaleur ne peut pas chauffer la maison à elle seule, ce qui oblige à faire appel à un chauffage d’appoint.
