La pompe à chaleur (PAC) est un système économique qui permet de chauffer une habitation ou un bâtiment. Cette machine utilise en grande partie une énergie renouvelable, quâelle puise dans lâair, lâeau ou le sol de son environnement immédiat.
La PAC est idéalement combinée avec dâautres appareils de chauffage, comme des radiateurs à basse température ou un chauffage par le sol. Ce type de dispositif est généralement choisi dans les nouvelles constructions ou les opérations de rénovation énergétique.
Il existe différents types de pompes à chaleur, chacune présentant un certain nombre dâavantages et dâinconvénients. Cet article explique le fonctionnement dâune PAC, les différentes catégories existantes, les atouts et les faiblesses dâun tel système, ainsi que la manière de lâinstaller.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur utilise lâénergie renouvelable et gratuite, issue de la nature, pour réchauffer lâhabitation ou lâeau sanitaire. Ce système permet de réaliser des économies sur les factures de chauffage, tout en préservant les ressources naturelles dâénergie.
Le fonctionnement dâune PAC consiste à retirer de la chaleur à des sources naturelles telles que la terre, lâair ou la nappe phréatique. Cette énergie peut ensuite être employée dans le réchauffement de lâeau sanitaire de la maison, ou de lâeau utilisée dans les circuits du chauffage central.
Une pompe à chaleur est composée de plusieurs éléments dont :
- Un compresseur, qui fait monter la température en exerçant une pression de gaz, pour chauffer lâhabitation,
- Deux échangeurs de chaleur et une pompe électrique, qui permettent de transférer la chaleur générée par le compresseur, vers le système de chauffage de la maison,
- Une tuyauterie remplie dâun liquide spécifique.
Le cycle de lâéchauffement passe par le cycle suivant :
- Un fluide frigorigène stocké dans un évaporateur reçoit la chaleur captée et se transforme en gaz en se réchauffant,
- Le compresseur aspire ce gaz et le comprime sous haute pression, jusquâà atteindre une très haute température,
- Le gaz transmet une partie de sa chaleur au circuit de chauffage, grâce au condenseur, et il est ensuite condensé pour redevenir liquide,
- Enfin, la température dans le liquide frigorigène baisse, sous lâeffet dâune chute de la pression, et le cycle recommence.
La performance dâune PAC est mesurée par un coefficient de performance (COP), qui exprime le rapport entre la chaleur fournie par la pompe à chaleur et lâélectricité consommée pour transférer cette énergie vers le bâtiment. La pompe est dâautant plus efficace que son COP est élevé.
Les types de pompes à chaleur
Il existe divers systèmes de PAC, qui se différencient par leurs prix, leurs avantages, leur fonctionnement, et la manière de les installer. Les pompes à chaleur sont dites aérothermiques quand elles puisent leur énergie dans lâair, et géothermiques quand elles utilisent le sol ou la nappe phréatique.
Il faut noter que les pompes à chaleur géothermiques sont plus efficaces que les systèmes aérothermiques, mais elles coûtent plus cher, et nécessitent des travaux complexes pour les installer. La solution la plus adaptée doit être choisie en fonction du budget, de lâespace à disposition et du besoin en rendement énergétique.
La pompe à chaleur air-eau
Ce système aérothermique est constitué de deux unités reliées entre elles, une à lâintérieur et lâautre à lâextérieur du bâtiment. Lâunité extérieure peut être posée au sol, sur un mur ou sur un toit, son rôle est dâaspirer lâair environnant.
La pompe à chaleur air-eau fonctionne en chauffant lâeau dans le condenseur, et en la renvoyant vers le système de chauffage, (radiateurs ou chauffage au sol).
Ce type de PAC présente des performances basses, à cause de la constante variation de la température de lâair extérieur. Le rendement de ce système est encore moins important durant les périodes froides, tout en consommant plus dâénergie électrique.
La pompe à chaleur air-air
La PAC air-air fait partie des systèmes aérothermiques. Elle utilise lâair extérieur pour fournir l’énergie, elle ne produit pas de lâeau chaude, mais de lâair chaud, qui est propulsé à travers un réseau de bouches. Ce système est réversible, car lâair peut aussi être froid, il est le plus facile à installer, et également le moins cher.
Comme tous les systèmes aérothermiques, la pompe à chaleur air-air est moins performante par temps très froid, et elle consomme plus dâélectricité que dâautres dispositifs, ce qui la rend inéligible à la prime énergie.
La pompe à chaleur sol-eau
La PAC sol-eau est un système géothermique, qui présente un meilleur rendement, grâce à la température du sol, qui est constante et positive, même en périodes de grand froid. Cette pompe à chaleur capte la chaleur du sol au moyen dâun système souterrain installé dans le jardin de lâhabitation.
La mise en Åuvre dâun système de captage horizontal est très simple, il faut juste lui réserver une surface importante. Si la maison ne dispose pas dâassez dâespace, il est possible de choisir une solution de captage vertical, avec de meilleures performances, mais une installation plus coûteuse.
La pompe à chaleur eau-eau
La PAC eau-eau utilise la nappe phréatique pour produire lâénergie, au moyen du forage de deux puits verticaux, un pour capter lâeau et lâautre pour la rejeter. Ce système géothermique est de loin le plus performant, car la température de lâeau souterraine est constamment à 10° C environ.
Lâinconvénient majeur de la pompe eau-eau est son prix, puisque son installation nécessite le forage de deux puits.
La pompe à chaleur hybride
Il est possible de combiner une pompe à chaleur air-eau avec une chaudière à condensation au gaz, pour obtenir un système hybride. Cette solution est particulièrement intéressante dans le cadre dâune rénovation, en remplacement dâune vieille chaudière à gaz. Les PAC hybrides sont généralement compatibles avec la tuyauterie existante, ce qui facilite lâinstallation de pompe à chaleur.
Cette pompe permet dâavoir un rendement de chauffage constant tout au long de lâannée, car la chaudière à gaz prend le relais lorsque la température extérieure est très basse.
Avantages de la pompe à chaleur
La popularité des pompes à chaleur est justifiée par les nombreux atouts quâelles présentent.
La pompe à chaleur est adaptée aussi bien en nouvelle construction quâen rénovation
Dans le cadre dâune rénovation, les PAC peuvent être raccordées directement à lâinstallation déjà existante, pour produire lâeau chaude du circuit de chauffage, à part la pompe à chaleur air-eau. Il faut tout de même noter que la pompe à chaleur air-eau est la meilleure solution pour une rénovation. Pour augmenter les performances, il est préférable de combiner la pompe à chaleur avec des radiateurs basse température ou un chauffage au sol.
La pompe à chaleur est également une solution économique et performante pour les nouvelles constructions, qui présentent généralement une bonne isolation. Dans ce cadre, il est possible dâinstaller une PAC géothermique en même temps que les travaux de construction.
La pompe à chaleur est une solution multi usages
Il est possible dâutiliser une pompe à chaleur comme système de chauffage central, pour lâeau chaude sanitaire, ou pour chauffer lâeau de piscine. Certains petits modèles peuvent être installés pour fournir uniquement lâeau chaude sanitaire.
Certaines pompes à chaleur aérothermiques réversibles peuvent également être employées pour la climatisation en été, notamment les PAC air-air et quelques modèles air-eau. Il est cependant essentiel de prendre en compte le fait que les PAC réversibles ne permettent pas de bénéficier des primes-énergie.
La plupart des pompes à chaleur sont éligibles aux primes-énergie
A part la pompe à chaleur air-air et hybride, les autres systèmes donnent droit aux primes-énergie offertes par les autorités régionales, et permettent de récupérer une partie de lâinvestissement lié aux travaux dâinstallation.
Par ailleurs, les logements âgés de plus de 10 ans sont éligibles au taux de TVA réduit à 6%, dans le cadre de travaux de rénovation.
Une énergie gratuite, propre, écologique et renouvelable
Une pompe à chaleur puise jusquâà 80% de son énergie dans son environnement direct, à savoir lâair, lâeau et le sol. Cette énergie naturelle est complètement gratuite et écologique.
La partie dâélectricité consommée par la pompe à chaleur peut également être produite écologiquement en installant des panneaux photovoltaïques.
Inconvénients dâune pompe à chaleur
La pompe à chaleur nécessite un budget important
Une PAC représente un investissement conséquent, et notamment pour les systèmes géothermiques, dont lâinstallation nécessite la réalisation de travaux importants.
Il faut environ une dizaine dâannées pour amortir cet investissement, et commencer à réaliser des économies dâénergie.
Il faut bien isoler le bâtiment avant dâinstaller une pompe à chaleur
Il est nécessaire dâeffectuer une bonne isolation du bâtiment, afin dâobtenir les meilleures performances possibles dâune pompe à chaleur. Plus les déperditions de chaleur sont importantes, et plus la PAC consomme de lâénergie électrique, pour maintenir la température à un niveau constant.
Il est tout de même important de noter que la pompe à chaleur est lâune des meilleures options de chauffage pour les bâtiments bien isolés.
Les systèmes aérothermiques ne sont pas suffisamment performants en hiver
Les pompes à chaleur aérothermiques qui puisent lâénergie dans lâair extérieur ne sont pas toujours aussi performantes quand lâair est trop froid. En dessous de 7° C, le coefficient de performance baisse dâune manière considérable, et la pompe consomme plus dâélectricité.
Cet inconvénient peut être évité en installant un chauffage dâappoint pour lâhiver, ou en optant pour une PAC hybride ou géothermique. Cette dernière nécessite un investissement important, mais procure une chaleur constante, ainsi quâun rendement efficace tout au long de lâannée.
Certaines pompes à chaleur produisent des nuisances sonores
Les pompes à chaleur aérothermiques, qui nécessitent lâinstallation dâune unité extérieure, peuvent être à lâorigine de nuisances sonores. Il est alors important dâinstaller ce dispositif à un endroit adéquat, afin dâéviter ce désagrément.
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