La chaleur passe naturellement de l’eau de piscine ayant une température plus élevée à celle ayant une température plus basse. Les Pompes à chaleur pour piscine sont pourtant capables de diriger le courant de chaleur dans la direction opposée, et ceci, en utilisant une relativement petite quantité d’énergie dite noble (électricité, combustible ou énergie résiduelle à haute température). Ainsi une Pompe à chaleur peut capter les calories de sources de chaleur naturelles environnantes telles que l’air, le sol ou l’eau, mais aussi, de sources de chaleur créées par l’homme, comme les déchets industriels et domestiques et restituer ces calories pour le chauffage de l'eau d'une piscine, d'une habitation voire même pour une utilisation industrielle. Ces pompes peuvent aussi être utilisées pour refroidir. Les calories prennent alors la direction inverse, depuis l'eau refroidie vers l’extérieur qui est à une température supérieure à celle de cette eau. La chaleur produite par le travail de refroidissement peut être éventuellement utilisée pour chauffer autre chose en même temps. En théorie, le total d’énergie restituée sous forme de chauffage est égal à la quantité énergie captée, plus la quantité énergie utilisée pour le fonctionnement de la PAC.
Les différents types de pompes à chaleur pour piscine
Pratiquement toutes les PAC pour piscine couramment utilisées sont soit basées sur la compression du gaz soit sur un cycle d’absorbtion. Ces deux principes sont expliqués dans les paragraphes suivants.
PAC à compression de gaz.
La vaste majorité des PAC pour piscine fonctionnent grâce au principe du cycle à compression de gaz. Les principaux éléments d’une telle pompe sont le compresseur, la valve de dépression et deux échangeurs de chaleur qui sont l’évaporateur et le condenseur. Les éléments sont connectés entre eux et forment un circuit fermé. Un liquide volatile appelé fluide caloporteur, qui peut être du fréon ou du R407c, passe au travers des quatre éléments. Dans l’évaporateur (1) la température du fluide caloporteur est à une température inférieure à celle de la source froide de chaleur, permettant ainsi la captation de la chaleur de cette source par le fluide caloporteur. Celui-ci est ensuite comprimé (2), il se transforme alors en gaz et sa température s'élève (3). Le fluide caloporteur, à l’état gazeux, est très chaud et il entre dans le condenseur (4) où il cède sa chaleur, par l'intermédiaire des serpentins, à l'eau de la piscine qui circule également dans celui-ci (5). Enfin, le fluide caloporteur sous haute pression est détendu (6) jusqu'à se qu’il ait atteint une pression identique à celle qu'il a dans l'évaporateur et à la température qui se trouve dans la valve de dépression. Le fluide caloporteur retourne alors à son état liquide et passe à nouveau dans l'évaporateur (1). Généralement, le compresseur fonctionne à l’aide d’un moteur électrique, parfois à l’aide d’un moteur à combustion
Schéma de principe
PAC à absorption
La PAC à absorption-diffusion est un groupe de PAC utilisant de l’ammoniac, de l’eau et de l’hélium comme fluides frigorigènes. Ce groupe n’a besoin ni de pompe mécanique ni de compresseurs. Le processus de la PAC à absorption-diffusion démarre de lui-męme lorsque de la chaleur arrive. Les fluides frigorigènes circulent dans l’appareil du fait des différences de densité et de concentration générées par l’arrivée de chaleur. Au cours du cycle, le fluide frigorigène qu’est l’ammoniac s’évapore dans l’évaporateur et se diffuse en une atmosphère d’hélium. Le fluide frigorigène absorbe ainsi de l’énergie prélevée dans l’environnement. Après passage dans l’évaporateur, le mélange de vapeur d’ammoniac et d’hélium se déverse dans un absorbeur, où le fluide frigorigène se sépare de nouveau de l’hélium. Ce processus est généré par l’introduction d’une solution aqueuse dans l’absorbeur. Le fluide frigorigène étant parfaitement soluble à l’eau, il est absorbé par l’eau. L’énergie ainsi libérée est mise à la disposition du système de chauffage. L’hélium purifié du fluide frigorigène est de nouveau conduit dans l’évaporateur, où il absorbe une nouvelle fois des fluides frigorigènes. La solution aqueuse, enrichie en fluide frigorigène dans l’absorbeur, coule dans un générateur. Là, le brűleur à air soufflé à gaz entre en action. Grâce au brűleur, de la chaleur est introduite dans le générateur. Le fluide frigorigène s’évapore, tandis que la solution aqueuse restante est ramenée dans l’absorbeur où elle est de nouveau enrichie en agent frigorifique. La vapeur de l’agent frigorifique montant du générateur est ramenée à l’état liquide dans le condensateur. La chaleur de condensation qui se dégage alors est elle aussi acheminée dans le système de chauffage. Le condensat arrive ensuite dans l’évaporateur, où il s’évapore de nouveau et absorbe de la chaleur ambiante. Le cycle est terminé.
Schéma de principe