La pompe à chaleur électrique est un système de transmission de chaleur utilisant un cycle frigorifique entrainé par un compresseur électrique.

Inversement au frigo, qui puise les calories de son volume intérieur et les transfère vers l’extérieur, la PAC puise des calories dans une source naturelle (air, eau, sol) et les transfère vers un volume à chauffer. Le but du frigo est de refroidir alors que celui de la pompe à chaleur est de réchauffer.

La pompe à chaleur électrique ne produit donc pas de chaleur mais la transfère d’une source froide vers une source chaude grâce à un travail de compression alimenté par de l’électricité.

Fonctionnement de la PAC électrique

La pompe à chaleur électrique transfère plus d’énergie qu’elle n’en consomme. L’électricité entraîne un compresseur pour transférer de l’énergie de la source naturelle et un travail mécanique vers l’ambiance à chauffer.

Source : energieplus-lesite.be

Q1 = Source froide = source naturelle

Q2 = Source chaude = local à chauffer

ε c = Efficacité du transfert thermique

L’électricité fournie se mue en énergie mécanique. Comme présenté ci-dessus, la chaleur transférée à la source chaude est la somme de l’énergie captée à la source froide et de l’énergie mécanique. On en retire un coefficient de performance : Q2/W.

Les pompes à chaleur électriques peuvent fonctionner de manière tout ou rien. Cela signifie que cette pompe à chaleur est soit à l’arrêt soit en fonctionnement à pleine puissance. Bien que bon marché, le fonctionnement tout ou rien s’adapte mal à des conditions de demande thermiques différentes. Ce mode ON/OFF cause des phénomènes de marche-arrêt intempestifs (surtout en mi- saison) qui réduisent l’efficacité et la durée de vie de la machine. Ce phénomène peut être limité par la mise en place d’un stockage énergétique.

Actuellement, les pompes à chaleur ont évolué vers des fonctionnements modulants, plus efficaces et plus flexibles. Cette modulation se fait soit par variation de la capacité volumétrique du compresseur soit par variation de l’intensité et de la fréquence du courant entraînant le compresseur soit par combinaison de ces deux principes.

En fonction de la puissance et des critères d’utilisation demandés, il existe une multitude de compresseurs électriques. Ces informations sont reprises dans la rubrique du site sur les compresseurs.

De nombreux modes d’utilisation existent pour les pompes à chaleur à entrainement électrique. Vous trouverez des informations les concernant dans la rubrique Généralités.

Compatibilité électrique

Le cycle utilise un compresseur à entrainement électrique. Ce dernier nécessite un raccordement adéquat. Le compteur électrique, le tableau électrique ainsi que les courants de démarrage doivent être vérifiés pour assurer la sécurité et la performance au fonctionnement de l’installation.

Avant d'installer sa PAC, la première chose à vérifier est donc la compatibilité de la machine avec son installation électrique via l'aide de son électricien, de l'installateur et du fabricant de la PAC.

Puissance de raccordement

La puissance de raccordement, choisie initialement en concordance avec le gestionnaire de réseau électrique correspond à la puissance maximale disponible. Dans le cas de l'utilisation d'une puissance supérieure, la protection de raccordement coupera le courant.

La puissance de raccordement est exprimée en kVA. La manière dont elle est calculée dépend du type de raccordement (monophasé, triphasé...). La plupart des raccordements de clients résidentiels disposent d'une puissance inférieure à 10 kVA. En principe, on installe une protection inférieure ou égale à 40 ampères (A). On peut alors calculer le nombre de kVA en multipliant la valeur de ce courant (40A) par la tension (230V) et en divisant le résultat par 1000.

L’installation d’une pompe à chaleur réclame parfois une augmentation de l’intensité disponible au compteur ce qui induira un surcoût non négligeable par le fournisseur. Un tel cas nécessite également une révision des sécurités du coffret.

Il existe deux modes de raccordement électrique pour le compresseur : le monophasé ou le triphasé. Le monophasé est souvent plus adapté à de faibles puissances. En cas de puissance nominale thermique supérieure à 10 voire 12 kW, le raccordement doit se faire en triphasé.

Pour connaître avec certitude sa puissance de raccordement ou demander un renforcement de compteur, il faut prendre contact  avec son gestionnaire de réseau.

Interférences sur le réseau

Un courant plus important lors du démarrage du moteur du compresseur implique un raccordement de type triphasé. Le triphasé, mieux adapté, limite les pics de tension inhérents au démarrage de la machine. Un raccordement triphasé nécessite un équilibrage entre les lignes du réseau qui doit être vérifié voir modifié par un électricien.

Une législation (la directive C1-107 formulée par les gestionnaires de réseau) existe sur les courants de démarrage, appelés aussi courants d’appel. Il s’agit de les limiter en fonction de la longueur du raccordement entre le réseau de distribution basse tension et la cabine de distribution haute tension. Cette limitation dépend également du type de raccordement.

Ces limites s'appliquent aux valeurs de pointe des courants divisés par 1,4142 (racine de deux) pendant toute la durée du processus de démarrage.

En cas d’impossibilité de se conformer à ces limites, l'utilisateur doit prévoir un poste supplémentaire de transformation Haute Tension/Basse Tension ou de raccorder directement son installation  via une liaison basse tension au poste de transformation Haute Tension/Basse Tension. Dans ce cas également, le surcoût sera non négligeable.

Il est par conséquent indispensable de faire vérifier la compatibilité de son installation avant d’investir dans une pompe à chaleur électrique.

Remarquons finalement que certaines PAC possèdent un système d'aide au démarrage qui limite les courants d'appel et mieux encore, si la PAC est dotée d'un mode de fonctionnement "inverter", le courant d'appel sera équivalent au courant nominal de fonctionnement.