Tout savoir sur la pompe a chaleur

Vous vous demandez comment marche une pompe à chaleur ? Nous allons répondre à toutes vos questions sur le fonctionnement des différents types de pompes à chaleur. Comme son nom l'indique son rôle est de pomper de la chaleur dans les éléments extérieurs tels que l'air, la terre, ou l'eau. La pompe à chaleur s'est répandue en France durant les années 70 à 80 en raison du choque pétrolier, depuis la vente de ce système n'a cessé de croître en raison de la forte augmentation du coût des énergies fossiles et des aides mises en place par le gouvernement depuis 2007. 


Fonctionnement de la pompe à chaleur

La pompe à chaleur appelée communément "PAC" est directement issue des systèmes de réfrigération en utilisant un fluide frigorigène, le fréon. Le fréon à pour principale caractéristique de rester à l'état liquide jusqu'à une température de -50°C. Lorsqu'il est en contact avec une source de chaleur plus chaude telles que l'air, la terre, ou l'eau, il se produit un échange thermique qui le fait passer de l'état liquide à l'état gazeux, ce qui permet ensuite de le comprimer afin de le faire monter en température. Cette opération marche également dans le sens inverse afin de produire du froid, c'est le cas de réfrigérateurs, ou encore des climatisations (PAC air-air).  Les pompes à chaleur utilisent donc le principe du cycle frigorifique pour faire du froid, et inverse ce cycle pour produire chauffage. 

Pourquoi ce système est-il économe en énergie ?

Le phénomène d'échange thermique entre le fréon et les éléments extérieurs permet à la pompe à chaleur de puiser des calories inépuisables et totalement gratuites. Le système à quand même besoin d'utiliser de l'électricité afin de faire fonctionner son compresseur dont le rôle est de comprimer le fréon, mais cette quantité d'électricité utilisée est en moyenne 3 fois inférieure à la quantité d'énergie restituée par la pompe à chaleur. Des indices de performances tels que le COP ou le SCOP permettent de mesurer les performances des pompes à chaleur, nous y reviendrons un peu plus tard.

Les différentes technologies de pompe à chaleur

Comme nous l'avons vu un peu plus haut il y a de multiples façons  de capter des calories dans l'environnement extérieur,  c'est pour cela que les pompes à chaleur n'utilisent pas toutes la même technologie.

Les systèmes aérothermiques

Les pompes à chaleur aérothermiques sont les plus connues, elles puisent des calories dans l'air, il en existe deux types : 

La pompe à chaleur Air-Air / climatisation réversible

La pompe à chaleur air-air, souvent connue sous le nom de climatisation réversible est la plus répandue auprès des particuliers et des professionnels. Comme son nom l'indique elle puise ses calories dans l'air et les restitue en produisant du chauffage ou de la climatisation sous forme d'air pulsé. Le système est composé d'un groupe extérieur relié à une ou plusieurs unités intérieures par des liaisons frigorifiques en cuivre. Il existe différents types d'unités intérieures, ce qui permet une grande flexibilité d'installation dans le neuf comme dans la rénovation : 

  • Le split mural : unité accrochée en hauteur d'un mur, cette solution est la moins onéreuse.
  • La console : posée au sol, idéal pour la chauffage d'une pièce volumineuse.
  • Le gainable : complètement intégré dans les combles, c'est la solution totalement invisible.
  • Le plafonnier : convient à une utilisation professionnelle, souvent utilisée dans des magasins.
  • La cassette encastrable : souvent utilisée dans les restaurants, les lieux public, les banques...

Cette solution ne bénéficie pas d'aides de l'état, elle est soumise à un taux de TVA de 20% sur le matériel et 10% sur la main d'oeuvre si l'installation est réalisée par le professionnel ayant fourni le matériel.

La pompe à chaleur Air-Eau

La pompe à chaleur air-eau est un système de chauffage central hydraulique puisant des calories dans l'air extérieur via un groupe extérieur, pour ensuite les restituer sous forme de chaleur à l'eau du réseau de chauffage. Ce système de chauffage est complètement autonome et permet de s'adapter sur tous types d’émetteurs de chauffage pour une utilisation dans des logements neufs, ou en remplacement d'une chaudière dans un logement existant : radiateurs haute et basse température, plancher chauffant, ou ventilo convecteur. Selon le type d’émetteur la température d'eau de chauffage est variable pour atteindre une température de confort, il existe donc deux catégories de pompe à chaleur air-eau :


Pompe à chaleur air-eau basse température

La pompe à chaleur basse température est capable de chauffer l'eau jusqu'à une température de 50°C. Elle convient donc à des émetteurs de chauffage tels que le plancher chauffant, le radiateur basse température, ou le ventilo convecteur. Si elle est réversible la pompe à chaleur basse température permet d'assurer le rafraîchissement. Cette solution est recommandée pour les constructions neuves, elle est compatible avec la réglementation thermique 2012 à condition que le modèle ne soit pas réversible, mais chaud seul.

Pompe à chaleur air-eau haute température

La pompe à chaleur haute température est capable de chauffer l'eau jusqu'à une température de 65°C, et jusqu'à 80°C pour certain modèles "très haute température" comme la Daikin Altherma bi-compresseur. Cette solution convient parfaitement à des installations de chauffage existantes, en remplacement d'une chaudière sur un réseau des radiateurs. La pompe à chaleur air-eau haute température permet de conserver les radiateurs existants tout en diminuant de manière significative les consommations énergétiques.


Les systèmes géothermiques

Les pompes à chaleur géothermiques puisent des calories dans le sol, ou dans l'eau d'une nappe phréatique. Cette solution est la plus économique au niveau des consommations de chauffage, mais nécessite un investissement de départ plus important ainsi qu'une configuration de terrain adéquate à l'installation d'un tel système.


Géothermie à captage horizontal

La géothermie à captage horizontal consiste à capter des calories en surface du sol via un capteur composé de tubes. Le capteur est en général enterré à 80 cm de profondeur, et représente 1,5 à 2 fois la superficie à chauffer. Cette solution convient particulièrement à des constructions neuves.

Géothermie à captage vertical

La géothermie à captage vertical consiste à capter des calories en profondeur du sol. Cette solution nécessite un ou plusieurs forages afin d'y insérer des sondes géothermiques reliées à la pompes à chaleur. Cette solution est la plus onéreuse en raison du coût lié aux forages et aux sondes.

Aquathermie nappe phréatique

L'aquathermie consiste à capter des calories dans l'eau d'une nappe phréatique. Cette solution est la plus performante en rendement, et au niveau des consommations énergétiques, mais elle nécessite d'avoir un débit d'eau suffisant et constant, et un forage de rejet pour ne pas appauvrir la nappe en eau.


Les indices de performances

Afin d'évaluer les performances des pompes à chaleur des indices de mesure tel que le COP ont été mis en place de manière obligatoire. Alors comment calculer cette mesure, et que signifie-t-elle ?

Le COP : coefficient de performance

Le COP est un indice de performance pour tout les système de pompe à chaleur. Il permet de mesurer la différence entre l'énergie consommée par l'appareil et l'énergie restituée, il se calcul sur la base d'une température extérieure de +7°C.

Exemple pour une pompe à chaleur qui a un COP de 4,2 : lorsque la température extérieure sera de +7°C la pompe à chaleur restituera 4,2 fois plus que ce qu'elle consomme. Plus le COP est élevé et meilleure seront les performances du matériel. Cependant attention à ne pas confondre COP et rendement, une pompe à chaleur peut avoir un très bon COP à +7°C et des performances médiocres lorsque les températures extérieures sont négatives.

Comment définir la puissance d'une pompe à chaleur

Définir la puissance d'une pompe à chaleur est une étape cruciale dans un projet d'installation. Une pompe à chaleur bien dimensionnée sera moins gourmande en énergie et verra sa durée de vie allongée de quelques années. Comment calculer la puissance d'une pompe à chaleur ? Plusieurs critères essentiels sont à prendre en compte :

  • La zone géographique de la future installation : département, altitude, moyenne des température les plus froides sur l'hiver...
  • L'isolation du logement : menuiseries, sol, murs, toiture...
  • Le système de ventilation : naturel, vmc simple flux, double flux, ou hygroréglable...
  • La température de confort souhaitée par l'utilisateur : généralement entre 20°C et 23°C
  • Le type d’émetteurs de chauffage : radiateur en aluminium ou en fonte, plancher chauffant, ventilo convecteur...
  • Les appoints de chauffage : il y t-il un chauffage d'appoint (chaudière, poêle, etc), ou pas ?

L'étude de dimensionnement de la pompe à chaleur doit être effectuée par un professionnel qualifié afin de garantir un confort optimal à l'utilisateur.

A qui faire appel pour s'équiper ?

L'installation d'une pompe à chaleur n'est pas une intervention anodine, cela requiert des compétences bien particulières ainsi que des connaissances sur les circuits frigorifiques. Il est donc conseillé de faire appel à une entreprise spécialisée détenant les attestations et les qualifications propres au métier d'installateur. Privilégiez une entreprise assurant également la maintenance et le dépannage, souscrire à un contrat d'entretien vous permettra de prolonger la durée de vie de votre installation, en évitant les pannes.

Combien coûte une pompe à chaleur ?

Le prix d'une pompe à chaleur et de son installation est très variable selon plusieurs critères techniques :

  • La puissance du matériel, la marque, et le type de pompe à chaleur.
  • Les contraintes de pose : cela impact le temps de travail de l'installateur.
  • Le taux de TVA, il en existe 3 selon l'âge de votre habitation et le type de pompe à chaleur : 5,5%, 10%, et 20%. Pour en savoir plus sur les taux de TVA se référer à notre article sur les aides de l'état.

Voici une moyenne des prix selon le type d'installation : 

  • Pompe à chaleur air-air / climatisation réversible monosplit: entre 1.400€ et 3.000€
  • Pompe à chaleur air-air / climatisation réversible multisplits : entre 3.000€ et 8.500€
  • Pompe à chaleur air-eau basse température : entre 6.000€ et 10.000€
  • Pompe à chaleur air-eau haute température : entre 10.000€ et 15.000€
  • Géothermie hors coûts de forage : entre 15.000€ et 25.000€

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