La pompe à chaleur transforme la chaleur basse température en chaleur haute température, même en hiver lorsque les températures sont inférieures à 0°C.

Ceci se passe dans un circuit fermé par une modification permanente de l'état du fluide (évaporation, densification, liquéfaction, expansion). C'est selon ce même principe qu'un réfrigérateur retire la chaleur qu'il renferme et la rejette vers l'extérieur.

Par contre, la pompe à chaleur prends, dans l'environnement de la maison - sol, eau ou air - la chaleur solaire emmagasinée et la transmet, avec l'énergie motrice, au circuit de chauffage et d'eau chaude sanitaire sous forme de chaleur utilisable.

Le graphique montre le process d'une pompe à chaleur :

1. Evaporer
Dans un échangeur de chaleur, le fluide absorbe l'énergie de la source de chaleur, eau, sol ou air, et l'évapore au fur et à mesure que la température augmente.

2. Compresser
Le fluide maintenant sous forme de vapeur, mais encore froid, est compressé et donc chauffé dans un compresseur avec apport d'énergie électrique. L'agent frigorigène quitte le compresseur sous forme de gaz chaud.

3. Condenser
Le gaz chaud arrive alors dans le condenseur, délivre de l'énergie au système de chauffage, se condense et quitte le condenseur sous forme de fluide frigorigène liquide chaud. L'eau de chauffage ou l'eau chaude sanitaire arrive donc à la température souhaitée.

4. Détendre
Le fluide frigorigène liquide et chaud est transporté vers le détendeur. La pression est abaissée brusquement dans le détendeur. La température du fluide frigorigène descend alors elle-aussi brusquement sans délivrer d'énergie. Le fluide frigorigène liquide et froid est acheminé vers l'évaporateur et le circuit reprend du début.

Toutes les parties de l'installation doivent être adaptées de façon optimale les unes aux autres afin de garantir un fonctionnement parfait et des coefficients d'efficacité (coefficient de performance annuel) élevés.

Il convient de noter les principales données dans la fiche technique et de documenter en conséquence l'installation conformément au référentiel d'assurance qualité OCHSNER.

Les modes de fonctionnement possibles sont les suivants :

• Monovalent
  La pompe à chaleur est le seul producteur de chaleur. Elle couvre en permanence 100 % des besoins en chaleur. Convient pour des températures de départ maxi de 55C° ou 65°C pour la série "plus".
  Les installations utilisant le sol ou l'eau comme source de chaleur fonctionnent en mode monovalent.
• Bivalent-parallèle (PAC + chauffage additionnel)
  [Si le chauffage additionnel est assuré par un thermoplongeur, on parle alors de monoénergétique.]
  La pompe à chaleur chauffe seule jusqu'au point de commutation. Après le point de commutation, elle chauffe conjointement à la chaudière ou au thermoplongeur. Température de départ maxi : 65 °C.
  Principalement pour les nouvelles installations dont la source de chaleur est l'air ou en cas de remplacement, dans la rénovation de l'ancien.
• Bivalent-alternatif (PAC ou chauffage additionnel)
  La pompe à chaleur chauffe seule jusqu'au point de commutation. Après le point de commutation, c'est la chaudière qui assure seule le chauffage. Convient pour des températures de départ jusqu'à 90°C. Principalement utilisée pour les modernisations.
  
  Exemple : Avec un point de commutation de 0°C, la pompe à chaleur air/eau fournit encore 88 % du coefficient de performance annuel, même lorsque la température extérieure atteint -16°C.
  Plus le point de commutation du deuxième générateur de chaleur est bas, plus la part de la pompe à chaleur dans le coefficient de performance annuel est importante. Le coefficient de performance annuel dépend en outre de la zone climatique et du mode de fonctionnement.

Variantes :
Illustration de quelques variantes

e = puissance de chauffage / puissance absorbée = (énergie environnante + puissance absorbée) / puissance absorbée

Le coefficient d'efficacité e indique la puissance de chauffage délivrée par rapport à la puissance absorbée appliquée. Souvent, à la place du terme "coefficient d'efficacité" on utilise aussi le terme anglais "COP - coefficient of performance".

Un coefficient d'efficacité de 4 signifie, par conséquent, que c'est quatre fois la puissance électrique utilisée qui est transformée en puissance thermique utilisable. Le coefficient d'efficacité est une valeur instantanée.

L'énergie utilisée fournie au cours de toute une période de chauffage par rapport à l'énergie motrice électrique apportée donne le Coefficient de performance annuel. De plus, on peut distinguer le coefficient d'efficacité de la pompe à chaleur et le coefficient d'efficacité (total) de l'installation.

Dans tous les cas, le coefficient d'efficacité dépend de la différence de température entre la source de chaleur et la réstitution de la chaleur : plus cette "élévation de la température" est faible, plus la pompe travaille de manière rentable. C'est pourquoi la planification optimale de l'installation complète est si importante.

Comme fluides (agent frigorigène) on utilise des substances qui s'évaporent à basses températures et possèdent en même temps une chaleur interne élevée. Seuls les fluides non chlorés sont autorisés. Ceux-ci n'ont aucune action néfaste sur l'ozone (ODP = 0). Le R134a, le R407C et le propane remplissent ces conditions.

OCHSNER utilise de série le R134a et le R407C. Ces deux fluides de sécurité sont incombustibles et non toxiques. L'huile-ester utilisée avec est biodégradable. Autrement dit, il n'y a aucun problème pour installer le système dans n'importe quelle pièce. Par contre, les pompes à chaleur renfermant des fluides combustibles (propane) sont soumises à des restrictions et des directives d'implantation.