Tout ce que vous devez savoir sur le monde sauvage des pompes à chaleur

Les pompes à chaleur pourraient contribuer à lutter contre le changement climatique et vous faire économiser de l’argent. Voici comment ils fonctionnent.

Tech Review explique : laissez nos rédacteurs démêler le monde complexe et désordonné de la technologie pour vous aider à comprendre ce qui va suivre. Vous pouvez lire plus ici.

Nous entrons dans l’ère de la pompe à chaleur.

Le concept des pompes à chaleur est simple : alimentées à l’électricité, elles déplacent la chaleur pour refroidir ou chauffer les bâtiments. Ce n'est pas une idée nouvelle : ils ont été inventés dans les années 1850 et sont utilisés dans les foyers depuis les années 1960. Mais tout d’un coup, ils sont devenus les appareils électroménagers les plus en vogue, mis sous les projecteurs en raison de leur potentiel d’économies de coûts et d’avantages pour le climat, ainsi que des récentes incitations politiques.

Aussi simple que puisse paraître l’idée de base, les détails du fonctionnement des pompes à chaleur sont fascinants. Au nom du contrôle de la température de votre maison, cet appareil peut presque sembler enfreindre les lois de la physique. Les pompes à chaleur s’améliorent également : de nouveaux modèles sont plus efficaces et mieux adaptés au froid.

Alors plongons-nous et découvrons ce qui fait fonctionner une pompe à chaleur.

À un niveau élevé, une pompe à chaleur récupère la chaleur d’un endroit et la transfère à un autre endroit. Nous parlerons principalement des pompes à chaleur dans le cadre du chauffage, mais elles peuvent également être utilisées pour refroidir, en récupérant la chaleur de l'intérieur et en l'évacuant vers l'extérieur comme un climatiseur. De nombreuses pompes à chaleur peuvent en fait fonctionner en sens inverse, soit en chauffage, soit en refroidissement, selon les besoins.

Le héros d’une pompe à chaleur est le réfrigérant : un fluide qui se déplace dans un circuit, absorbant et libérant de la chaleur au fur et à mesure. L'électricité alimente le système, poussant le réfrigérant tout au long du cycle.

Au fur et à mesure que le réfrigérant circule dans la pompe à chaleur, il est comprimé et détendu, passant de la forme liquide à la forme gazeuse pour lui permettre de collecter et de libérer de la chaleur à différents points du cycle. (Si cela vous suffit, n'hésitez pas à passer à la question suivante. Sinon, rejoignez-moi dans un voyage à l'intérieur d'une pompe à chaleur pour comprendre comment tout cela fonctionne.)

Imaginez ceci : c'est une journée d'hiver fraîche, disons 25 °F (-5 °C). Vous êtes assis sur le canapé de votre salon avec un bon livre et votre chat est blotti à proximité. Vous regardez le thermostat, qui est réglé à 68 °F. Sensé, mais un peu froid. Vous vous approchez et augmentez un peu la température, jusqu'à 70 °F.

Votre pompe à chaleur bourdonne tranquillement en arrière-plan. Maintenant, cela fait monter la température d'un cran : le ventilateur et le compresseur à l'intérieur accélèrent, et le réfrigérant commence à se déplacer plus rapidement pour transférer plus de chaleur de l'extérieur vers l'intérieur.

Il peut sembler contre-intuitif de collecter de la chaleur de l'extérieur lorsqu'il fait si froid, alors suivons le réfrigérant pendant un cycle pour voir comment il fonctionne. Pour la plupart des pompes à chaleur, le trajet ne prend que quelques minutes.

Les réfrigérants des pompes à chaleur ont des points d'ébullition très bas, généralement inférieurs à -15 °F (-25 °C). Ainsi, au début de notre voyage, le réfrigérant se trouve à environ cette température et sous forme liquide. Même dans les endroits les plus froids, un réfrigérant dans cet état est généralement nettement plus froid que l'air extérieur (dans notre cas, plus de 40 degrés de moins).

Au cours de la première étape de son trajet, le réfrigérant circule à travers un échangeur de chaleur, au-delà de l'air extérieur et se réchauffe suffisamment pour commencer à bouillir, passant d'un liquide à un gaz.

La deuxième phase de son voyage est un voyage à travers le compresseur. Le compresseur comprime le réfrigérant dans un volume plus petit, augmentant ainsi sa pression et son point d'ébullition (cela deviendra important dans une minute). Cela le réchauffe également davantage, de sorte qu'au moment où le réfrigérant passe devant le compresseur, il fait plus chaud que la pièce à l'intérieur.

La troisième étape du voyage du réfrigérant le fait passer par un autre échangeur de chaleur. Mais à présent, le réfrigérant est un gaz chaud, au-dessus de 100 °F, et il circule dans une pièce relativement plus froide. Au fur et à mesure qu’il transfère une partie de cette chaleur dans la pièce à l’aide d’un ventilateur, elle commence à redevenir liquide.

Enfin, dans la quatrième étape, le réfrigérant liquide passera par un détendeur, relâchant la pression. Tout comme le fait de presser un matériau le réchauffe, son expansion lui permet de refroidir à nouveau, le liquide est maintenant revenu à une température basse et prêt à absorber plus de chaleur pour rentrer à l'intérieur.