Publié le 28 février 2024
En quelques années, la pompe à chaleur (PAC) s’est imposée comme un incontournable dans de nombreux foyers1. Ce système de chauffage, et potentiellement de production d’eau chaude sanitaire, est une technologie performante fonctionnant à l’électricité décarbonée et permettant des économies d’énergie.
Parfois présentée comme une solution miracle, une PAC mal dimensionnée ou installée dans un logement peu isolé peut entraîner une consommation électrique élevée ou des difficultés à répondre aux besoins de chauffage lors des périodes de grand froid. Afin de mieux comprendre les avantages et les limites de cette technologie, faisons un bref tour d’horizon !
166,4% des équipements de chauffage central individuel vendus en 2022 sont des PAC, soit plus d’un million d’unités. Source : Suivi du marché 2022 des pompes à chaleur individuelles, Observ’ER, mai 2022
Quel est le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur réalise un transfert de chaleur (ou de froid dans le cas des PAC réversibles en été), fonctionnant sur le même principe qu’un réfrigérateur. Ce dernier prélève des calories de son espace intérieur (le refroidissant ainsi) et les rejette dans la pièce où il est placé. Pour en faire l’expérience, il suffit de passer la main à l’arrière de votre réfrigérateur !
Dans le cas de la PAC, elle capte les calories de l’environnement extérieur via un échangeur de chaleur, qui peut être un élément extérieur muni d’un ventilateur ou directement intégré dans le sol). Ensuite, elle transfère ces calories vers le logement pour assurer le chauffage.
Quels types de pompes à chaleur sont disponibles sur le marché ?
Plusieurs types de pompes à chaleur sont disponibles en fonction du milieu où l’on prélève les calories et du milieu où l’on les transfère.
La PAC air/air puise la chaleur dans l’air extérieur et la transmet directement dans l’air ambiant du logement via un ventilo-convecteur.
La PAC air/eau transmet les calories de l’air extérieur dans le circuit d’eau des radiateurs ou du plancher chauffant.
La PAC eau/eau, également appelée aquathermique, utilise la chaleur de l’eau de la nappe phréatique (à travers deux petits forages profonds de quelques mètres à quelques dizaines de mètres) pour la diffuser dans le circuit d’eau du réseau de chauffage du logement.
La PAC sol/eau, ou géothermique, fonctionne sur le même principe mais capte la chaleur dans le sol par le biais de sondes faisant circuler de l’eau glycolée, puis la restitue au circuit d’eau des émetteurs de chaleur de l’habitation.
Naturellement, le transfert de chaleur se fait du chaud vers le froid. En hiver, la chaleur intérieure est ainsi dissipée vers l’extérieur aux contacts des parois. Ici, ce qui nous intéresse, c’est de faire l’inverse en récupérant des calories dans un environnement extérieur, par exemple un air à 5°C en hiver, et de les diffuser pour chauffer une eau de radiateur à 50°C.
Sans rentrer dans les détails techniques, ce processus est rendu possible grâce à l’utilisation d’un fluide frigorigène qui a la propriété de changer d’état facilement, passant de l’état gazeux à l’état liquide et inversement, en subissant une variation de température et de pression. C’est pour cela qu’une PAC (ou un réfrigérateur) est équipé, entre autres, d’un compresseur. Pour opérer cet échange de chaleur, la PAC consomme de l’électricité. Son fonctionnement est d’autant plus efficace que la différence de température entre le milieu extérieur et celle des émetteurs de chaleur est réduite.
Puissance (kW)
La puissance de la pompe à chaleur, c’est-à-dire sa capacité de chauffage, dépend de la température extérieure. Le chauffagiste doit s’assurer que lors des pics de froid, la puissance de votre PAC soit supérieure aux pertes thermiques de votre logement (liées à sa taille et à son isolation) et ainsi répondre à vos besoins de chauffage. De manière générale, quel que soit le système de chauffage envisagé, il est recommandé d’effectuer les travaux d’isolation avant l’installation d’un nouveau système pour éviter le surdimensionnement du matériel (risque d’usure prématurée et de surconsommation énergétique).
Rendement
Le coefficient de performance (COP) d’une PAC correspond à son rendement dans des conditions précises de fonctionnement. Sa valeur est toujours associée à la température du milieu extérieur et à la température à atteindre dans les émetteurs. Ainsi, dans le cas d’une PAC air/eau, un COP (7/35) de 4 signifie qu’1 kWh d’électricité consommé permettra de transférer 4 kWh de chaleur aux radiateurs si l’air extérieur est à 7°C et que la PAC doit chauffer l’eau des radiateurs à 35°C. Plus l’écart entre ces deux températures est faible, plus le COP et donc le rendement de la PAC sera élevé.
Comme ces deux températures varient selon les jours, un indicateur plus représentatif des performances de la PAC tout au long de la saison de chauffe a été défini : le SCOP (coefficient de performance saisonnier). Il indique, pour une zone climatique donnée (souvent la référence est le climat de Strasbourg) et une température d’eau maximale spécifiée (par exemple 55°C), le rapport entre l’énergie électrique consommée et la chaleur transmise au logement sur une année.
Un SCOP de 3 signifie donc que pour 5000 kWh d’électricité consommés sur l’année, la PAC a transféré 15 000 kWh de chaleur à votre logement. Le COP et le SCOP permettent une comparaison objective des performances entre différentes PAC. Vous comprenez désormais pourquoi les rendements des PAC eau/eau et sol/eau sont excellents. En effet, le milieu extérieur (nappe phréatique ou sol) maintient une température de 7 à 10°C en hiver alors que la température de l’air extérieur peut être négative. Il est à noter qu’il est également possible d’installer une PAC hybride gaz, c’est-à-dire une PAC fonctionnant en complémentarité avec une chaudière à gaz pour gérer les pics de froid. Tous les types de PAC peuvent également assurer le rafraîchissement en été, à condition que vos émetteurs (ventilo-convecteurs ou plancher chauffant) le permettent.
Concrètement, une PAC, est-ce intéressant chez moi ?
On l’a vu, la performance d’une PAC dépend de la température du milieu extérieur et de la température que son fluide frigorigène doit atteindre. Le premier paramètre est lié au choix du type de PAC, tandis que le second est influencé par le type d’émetteur et l’isolation de votre logement. Illustrons cela par un exemple concret : un logement peu isolé est chauffé avec une chaudière fioul avec des radiateurs peu épais en fonte. Lorsqu’il fait -7°C à l’extérieur, pour atteindre une température ambiante de 20°C, la chaudière injecte de l’eau à 75°C dans les radiateurs. Remplacer seulement la chaudière par une PAC ne serait pas pertinent. Non seulement la PAC n’arriverait pas à atteindre 75°C lors d’un pic de froid, entraînant un inconfort thermique pour les occupants, mais son rendement ne sera pas très bon.
Les PAC sont efficaces lorsque l’écart de température entre le milieu extérieur et la température des émetteurs n’est pas trop élevé. Ainsi, en isolant le logement, on pourra avoir une température ambiante de 20°C lorsqu’il fera -7°C avec de l’eau à 60°C provenant de la chaudière fioul. Dans ce cas, le remplacement de la chaudière par une PAC devient envisageable. On peut également substituer les émetteurs par des radiateurs basse température. Ces derniers sont plus volumineux pour permettre un meilleur échange de chaleur avec l’air intérieur et ne nécessitent alors pas de températures d’eau très élevées pour chauffer une pièce.
Finalement, avec un logement isolé équipé de ce type de radiateur, la PAC pourra chauffer l’eau à 45°C maximum au cœur de l’hiver pour répondre aux besoins de chauffage. La consommation électrique de la PAC sera alors beaucoup plus basse grâce à ces travaux permettant de diviser par trois les consommations énergétiques liés au chauffage. Avant toute installation de chauffage, il est donc important de se questionner sur l’isolation de son logement et sur le type d’émetteur de chaleur existant.
Concernant l’entretien, comme pour tout système de chauffage, un entretien régulier réalisé par une entreprise spécialisée est nécessaire pour assurer une durée de vie optimale de l’appareil, un bon rendement, et bénéficier de certaines garanties.
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