Les thermopompes à air ont trois cycles :

• le cycle de chauffage
• le cycle de refroidissement 
• le cycle de dégivrage

Au cours du cycle de chauffage, la chaleur est captée de
l’air extérieur et pompée à l’intérieur de la maison.

Dans un premier temps, le frigorigène liquide traverse le
détendeur et se transforme en un mélange basse pression
de liquide et de vapeur. Il s’écoule ensuite vers le serpentin
extérieur, qui fait fonction d’évaporateur. C’est là
qu’il absorbe la chaleur de l’air extérieur et atteint le
point d’ébullition, ce qui le fait se transformer en vapeur
à basse température.

Cette vapeur traverse le robinet inverseur jusqu’à l’accumulateur,

qui recueille tout le liquide qui reste avant que

la vapeur passe au compresseur. La vapeur est ensuite

comprimée, ce qui a pour effet d’en réduire le volume et

d’en augmenter la température.

Enfin, le robinet inverseur achemine le gaz ainsi chauffé

vers le serpentin intérieur, qui est le condenseur. La

chaleur contenue dans le gaz chaud est libérée dans l’air

intérieur, et le frigorigène se liquéfie sous l’effet de la

condensation. Ce liquide retourne vers le détendeur, et le

cycle recommence. Le serpentin intérieur est situé dans

les conduites, près du système de chauffage.

C’est la température de l’air extérieur qui détermine la

capacité de la thermopompe de transférer la chaleur dans la

maison. Toute baisse de température réduit la capacité de

la thermopompe d’absorber la chaleur.

Au point d’équilibre, la puissance de la thermopompe correspond

aux pertes de chaleur de la maison. Sous cette

température, la thermopompe ne comble que partiellement

les besoins de chaleur servant à maintenir une température

confortable dans les aires de séjour; il faut donc utiliser

alors un chauffage d’appoint.

Lorsque la thermopompe fonctionne en mode chauffage
sans apport supplémentaire de chaleur, l’air qui s’en dégage
est plus frais que l’air chauffé par un appareil de chauffage
conventionnel. L’air que ces appareils distribuent dans les
aires de séjour oscille normalement entre 55 °C et 60 °C,
tandis que les thermopompes produisent une plus grande
quantité d’air variant de 25 °C à 45 °C et fonctionnent
habituellement pendant de plus longues périodes.

Le cycle décrit ci-dessus est inversé durant l’été afin de
refroidir la maison. L’appareil puise la chaleur dans l’air de
la maison et la rejette à l’extérieur.

Tout comme pendant le cycle de chauffage, le frigorigène
liquide traverse le détendeur et se transforme en
un mélange basse pression de liquide et de vapeur. Il se
dirige ensuite vers le serpentin intérieur, qui sert d’évaporateur.
Absorbant la chaleur de l’air intérieur, il atteint
le point d’ébullition et se transforme en vapeur à basse
température.

Cette vapeur traverse le robinet inverseur jusqu’à l’accumulateur,
lequel recueille tout le liquide restant, puis se dirige
vers le compresseur. Celui-ci comprime la vapeur, ce qui
en réduit le volume et en augmente la température.

Enfin, le gaz ainsi chauffé traverse le robinet inverseur
vers le serpentin extérieur, qui fait fonction le
condenseur. La chaleur contenue dans le gaz chaud est
libérée dans l’air extérieur, et le frigorigène se liquéfie
sous l’effet de la condensation. Le liquide retourne au
détendeur, et le cycle recommence.

Au cours du cycle de refroidissement, la thermopompe
déshumidifie également l’air intérieur. L’humidité contenue
dans l’air circulant à la surface du serpentin intérieur
se condense sur les parois du serpentin et tombe dans une
cuve collectrice située sous le serpentin. Un tuyau d’évacuation
du condensat relie la cuve au drain de la maison.

Si la température extérieure s’approche du point de congélation
ou descend sous ce point pendant que la thermopompe
fonctionne en mode chauffage, l’humidité de
l’air circulant à la surface du serpentin extérieur se condense,
et le serpentin givre. L’accumulation de givre
dépend de la température extérieure et du degré d’humidité
de l’air.

La présence d’une couche de givre diminue l’efficacité du

serpentin, car elle réduit sa capacité de transférer la chaleur

au frigorigène. Il faut donc, à un moment ou à un autre,

faire disparaître le givre. À cette fin, la thermopompe passe

au mode dégivrage.

D’abord, le robinet inverseur règle l’appareil en mode
refroidissement. Cela propulse du gaz chaud vers le serpentin
extérieur pour faire fondre le givre. Simultanément,
le ventilateur extérieur (qui souffle habituellement l’air
froid sur le serpentin) se ferme afin de réduire la quantité
de chaleur requise pour faire fondre le givre.

Pendant ce temps, la thermopompe libère de l’air frais

dans les conduits. En règle générale, le système de

chauffage réchauffe l’air à mesure qu’il est distribué dans

la maison.

Il y a deux façons de déterminer le moment où l’appareil

passe au mode dégivrage. Dans le premier cas, des commandes

de dégivrage sur demande contrôlent la circulation

de l’air, la pression du frigorigène, la température de l’air

ou des serpentins ou les écarts de pression dans le serpentin

extérieur afin de détecter la présence de givre sur celui-ci.

Dans le second cas, une commande de dégivrage à sonde et
minuterie est actionnée et interrompue par une minuterie
ou par une sonde de température située sur le serpentin
extérieur. Le cycle peut se déclencher à intervalles de 30,
60 ou 90 minutes, selon les conditions atmosphériques et la
conception de l’installation.

Le déclenchement intempestif du cycle de dégivrage réduit

le rendement saisonnier de la thermopompe. En règle

générale, il est donc plus efficace de recourir au dégivrage

sur demande, étant donné que le cycle de dégivrage n’est

déclenché qu’au besoin.