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3.2.
Présentation du fonctionnement
Comme mentionné plus haut, la « capacité énergétique » de la pompe à
chaleur est basée sur le transfert de chaleur vers la matière à réchauffer (c'est à
dire l'eau située dans le réservoir du chauffe-eau) en puisant l'énergie thermique
à partir d'une source libre (en l'occurrence l'air ambiant). Pour faire fonctionner
le compresseur (qui transforme en gaz le fluide frigorigène situé à l'intérieur du
circuit de refroidissement) et permettre le transfert de chaleur, il est nécessaire
d'utiliser l'énergie électrique. Le fluide frigorigène traverse un circuit
hydraulique, dans lequel le fluide passe à l'état liquide ou gazeux en fonction de
la chaleur et la pression. Les éléments principaux du circuit hydraulique sont les
suivants (
figure
3.2-1
) :
1
–
un compresseur, qui permet le déroulement du cycle par compression
et chauffage du liquide frigorigène (à l’état gazeux dans ce cycle).
2
– Un premier échangeur thermique situé dans leréservoir du chauffe-
eau : c'est à travers sa surface que se produit l'échange de chaleur entre le fluide
frigorigène et l'eau potable à réchauffer. Étant donné qu'au cours de cette phase
le gaz frigorigène chaud se transforme en liquide par condensation,
transmettant ainsi sa chaleur à l'eau, cet échangeur thermique est appelé
« condenseur ».
3
– détendeur : un dispositif que traverse le liquide frigorigène aussitôt
que sa pression et sa chaleur diminuent, et qui accompagne l'expansion du
liquide par le soulèvement de sa soupape transversale.
4
– un deuxième échangeur thermique situé dans la partie supérieure du
chauffe-eau, dont la surface est augmentée par des ailettes. Le deuxième
échangeur thermique assure l'échange thermique entre le fluide frigorigène et la source libre ou l'air
ambiant dont la circulation forcée est assurée par un ventilateur spécial. Étant donné que, dans cette
phase, le liquide frigorigène s'évapore et prélève la chaleur de l'air ambiant, cet échangeur thermique
est appelé « évaporateur ».
Comme l'énergie thermique est exclusivement réalisée à partir d'un niveau de chaleur
supérieur vers un niveau de chaleur inférieur, la température du fluide réfrigérant dans l'évaporateur
(4)
doit être inférieure à celle de l'air ambiant qui constitue la source libre, tandis que, pour qu'il
puisse libérer de la chaleur, la température du fluide réfrigérant dans le condenseur
(2
) doit être
supérieure à celle de l'eau à réchauffer située dans le réservoir.
La différence de température à l'intérieur du circuit de la pompe à chaleur est créée par le
compresseur
(1)
et le détendeur
(3)
situés entre l'évaporateur
(4)
et le condenseur
(2)
, grâce aux
propriétés physiques du fluide frigorigène.
La performance du cycle de la pompe à chaleur se mesure par le coefficient de performance
(COP). Le COP représente le rapport entre l'énergie produite dans l'appareil (ici la chaleur transmise
à l'eau à chauffer) et l'énergie électrique utilisée (par le compresseur et les équipements nécessaires
au fonctionnement de l'appareil). Le COP varie en fonction du type et des conditions de
fonctionnement de la pompe à chaleur. Exemple : un COP de 3 signifie que pour 1 kWh d'énergie
électrique utilisé, la pompe à chaleur transmet 3 kWh de chaleur à la matière à réchauffer, dont 2
kWh proviennent de la source extérieure. Les valeurs nominales du COP du chauffe-eau à pompe à
chaleur HB300(C) figurent dans le
tableau 1.1.1
contenant les caractéristiques techniques.
En fonction des températures typiques du cycle de la pompe à chaleur, qui sont liées aux
caractéristiques du liquide frigorigène et de la source extérieure, un échangeur thermique en
aluminium enroulé autour du réservoir permet au chauffe-eau à pompe à chaleur HB300(C) de
chauffer l’eau jusqu'à 60°C maximum. Nous avons équipé le chauffe-eau à pompe à chaleur
HB300(C) d'un thermoplongeur qui offre d'autres options : la possibilité d'atteindre plus rapidement
la pleine capacité en combinant le mode de fonctionnement par pompe à chaleur et celui par
thermoplongeur, jusqu'à une température d'eau de 60°C. Cette option peut également être utilisée au
cours du cycle de protection antibactérienne. Afin de permettre l'exploitation rationnelle de l'énergie
pendant l'utilisation du chauffe-eau, des icônes de signalisation attirent l'attention de l'utilisateur sur
Figure 3.2-1.
