Fonctionnement d'une pompe à chaleur (PAC)

Une pompe à chaleur est, comme un réfrigérateur, une machine thermodynamique constituée d’un circuit fermé dans lequel circule un fluide de travail (fluide frigorigène). Ce circuit est composé de quatre éléments principaux : un compresseur, un détendeur et deux échangeurs de chaleur (le condenseur et l’évaporateur). Le but de cette machine thermodynamique est de transférer l'énergie d'un milieu froid (source froide) à un milieu chaud (source chaude).


Le fluide frigorigène circulant dans ce circuit fermé parcourt un cycle composé de quatre étapes. Lors de ces étapes, le fluide frigorigène va changer d'état (liquide ou vapeur) et va se trouver à différentes pressions et températures. Les détails de ces étapes sont présentés ci-dessous :

1. Compression :

A l’entrée du compresseur, le fluide frigorigène est à l’état vapeur et à basse pression.  Le compresseur comprime le fluide frigorigène (à l’état vapeur) pour augmenter sa pression et sa  température. De plus, il permet de faire circuler le fluide frigorigène dans le circuit fermé. A la sortie du compresseur, le fluide frigorigène est à l’état vapeur et à haute pression.

2. Condensation :

A l’entrée du condenseur, le fluide frigorigène est à l’état vapeur et à haute pression. En passant dans le condenseur, le fluide frigorigène (à haute température) cède son énergie thermique. De ce fait, le fluide frigorigène se condense et passe à l’état liquide. A la sortie du condenseur, le fluide frigorigène est à l’état liquide et à haute pression. Dans le cas d’une pompe à chaleur, l’énergie récupérée au condenseur est utilisée pour la production de chaleur à l’intérieur du bâtiment (pour le chauffage ou la production de l'eau chaude sanitaire).
 Dans le cas d’un réfrigérateur, cette énergie est envoyée à l’extérieur du réfrigérateur.

   

3. Détente :

A l’entrée du détendeur, le fluide frigorigène est à l’état liquide et à haute pression. Lorsque le fluide frigorigène traverse le détendeur, sa pression ainsi que sa température diminuent. Le détendeur permet également de régler le débit de fluide frigorigène parcourant le circuit fermé.
A la sortie du détendeur, le fluide frigorigène est à l’état liquide et à basse pression.
   

4. Evaporation :

A l’entrée de l’évaporateur, le fluide frigorigène est à l’état liquide et à basse pression. En passant dans l'évaporateur, le fluide frigorigène (à basse température) capte l’énergie thermique. De ce fait, le fluide frigorigène s’évapore et passe à l’état vapeur.
A la sortie de l’évaporateur, le fluide frigorigène est à l’état vapeur et à basse pression.
Dans le cas d’une pompe à chaleur, l'énergie thermique est captée à l'extérieur du bâtiment (dans l’air, l’eau,le sol).
Dans le cas d’un réfrigérateur, cette énergie est captée à l'intérieur du réfrigérateur.


 

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