Pompe à chaleur : choix et fonctionnement

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  • Chauffage et climatisation

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Vous avez décidé de rénover votre maison ou vous avez en tête un projet de construction ? Choisir son système de chauffage ne doit pas se faire au hasard. Aussi, un nombre croissant de ménages optent pour la pompe à chaleur. Cet équipement qui récupère les calories présentes à l’extérieur de l’habitation (soit dans l’air pour un système par aérothermie soit dans la terre par un système de géothermie) pour les transférer ensuite à l’intérieur du logement ne manque pas d’atouts. Performante, écologique, économique, polyvalente sont des adjectifs qui pourraient parfaitement la qualifier. Quel est le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur ? Quels sont les différents modèles, leurs avantages et leurs inconvénients ? Quels critères pour choisir celle qui conviendra à vos besoins ? On fait le point !

Pompe à chaleur : bien choisir
Sommaire

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?

La pompe à chaleur est un appareil qui permet d'augmenter et transférer la chaleur d’un milieu chaud fournissant de l’énergie comme l’air, l’eau ou le sol, vers un milieu froid comme votre habitation, qui va alors être le récepteur. Ce transfert se réalise en captant l’énergie chaude présente naturellement dans l’air, dans l’eau ou dans le sol, appelée « calorie ». 

Le transfert de chaleur se réalise via un fluide caloporteur, un fluide réfrigérant frigorigène. Ce fluide circule en circuit fermé dans la pompe à la chaleur. Le fonctionnement est le même que celui d’un réfrigérateur, mais inversé dans son fonctionnement.

Les performances d’une pompe à chaleur s’expriment en COP, comprenez coefficient de performance. Il donne pour indication la relation entre les calories, la chaleur produite, et l’énergie utilisée, facturée, pour votre chauffage. En moyenne, une PAC aérothermique aura un COP de 3 pour une température extérieure de 7°c. Ainsi, pour 1 kWh acheté, la pompe à chaleur restitue 3 fois plus d’énergie. 

Le rendement d’une pompe à chaleur relève directement de la température externe, du milieu d’où elle puise l’énergie.

Ainsi, plus la température extérieure est élevée, meilleures seront les performances calorifiques. C’est pourquoi une pompe à chaleur géothermique, prenant la chaleur dans le sol, aura des performances plus hautes qu’une pompe à chaleur air dépendant directement du climat. 

Pompe à chaleur : fonctionnementLa pompe a chaleur permet de chauffer le logement et de l'alimenter en eau chaude sanitaire.

La pompe à chaleur est un système de chauffage performant qui vous permettra de réaliser de belles économies d’énergie. Notons également que l'installation d'une pompe à chaleur (autre qu'un modèle air-air) est subventionnée par des primes et aides à la rénovation énergétique, ce qui permet de faire baisser le prix de vos travaux.

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Les différents modèles de pompes à chaleur

Tout d’abord, vous devez savoir qu’il existe plusieurs typologies de pompes à chaleur (ou PAC). On trouve deux principaux modèles :

  • Les pompes à chaleur géothermiques : elles prélèvent l'énergie provenant de la terre, et puisent la chaleur dans le sol ou l’eau d’une nappe (elles sont soit sur forages, soit sur l’eau de la nappe phréatique).  

  • Les pompes à chaleur aérothermiques : elles puisent la chaleur dans l’air ambiant, à l’intérieur ou à l’extérieur de votre logement.

À partir de cette différenciation, on distingue les modèles suivants, le premier terme de l’expression désignant la source du prélèvement de la chaleur tandis que le deuxième terme désigne le système d'émission de la chaleur :  

  • PAC air - air
  • PAC air - eau
  • PAC eau - eau
  • PAC eau glycolée - eau

Exception pour le système eau glycolée - eau, qui prélève de la chaleur dans le sol à l’aide de capteurs enterrés dans le sol qui contiennent de l’eau glycolée.

Parmi les modèles de pompes à chaleur, on distingue également les modèles fonctionnant à basses et moyennes températures des modèles fonctionnant à hautes températures :

  • Les PAC « basses et moyennes températures » : fournissant de l’eau à une température comprise entre 35 et 45 degrés, elles sont performantes et économes, mais doivent pour cela être couplées avec des émetteurs adaptés (basse température). Elles conviennent à des logements à faibles besoins énergétiques (donc très bien isolés) et équipés en émetteurs basses températures : planchers chauffants, radiateur aluminium, ventilo-convecteur.
  • Les PAC « hautes températures » : fournissant de l’eau à une température supérieure à 50 degrés, elles sont moins performantes que leurs homologues « basse température ». Elles conviennent à des logements équipés de vieux radiateurs haute température.

Ce distinguo effectué, chaque modèle répond à des configurations et des besoins spécifiques. Aussi, il est conseillé de faire appel à un professionnel qualifié RGE QualiPAC pour établir un diagnostic et une étude précise de vos besoins afin de vous orienter vers le modèle de pompe à chaleur qui vous correspondra le mieux.

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Si les modèles air-air et air-eau sont les pompes à chaleur les plus choisies parmi les ménages qui désirent s’équiper avec ce type de matériel, il existe cependant des alternatives qui, si la configuration de votre terrain le permet, peuvent se révéler bien plus efficientes. Pour vous donner un premier aperçu, voici en détails ces différentes typologies. 

 

La pompe à chaleur air / air

On l’appelle également pompe à chaleur aérothermique. Elle est très prisée car facile d’installation.

Comme son nom l’indique, elle va capter l’air extérieur et l’insuffler sous forme d’air chaud à l’intérieur de votre maison. La pompe à chaleur air / air peut être utilisée en complément d’un système de chauffage préexistant. Par ailleurs, sa réversibilité est un atout dans les régions chaudes puisqu’elle peut être utilisée en chauffage et en climatiseur.

Comme cette solution utilise la chaleur de l’air extérieur pour chauffer l’intérieur, elle ne convient qu’aux régions où les hivers ne sont pas trop rigoureux. Plus la température extérieure sera basse, plus faible sera le coefficient de performance de votre pompe à chaleur air-air et moindre son efficacité !

Enfin, il faut savoir que les pompes à chaleur air-air ne sont pas éligibles aux aides aux travaux de rénovation énergétique.

La pompe à chaleur air / eau

Tout comme la pompe à chaleur air / air, celle-ci est également aérothermique puisqu’elle va utiliser les calories de l’air pour les injecter dans le circuit de chauffage hydraulique de la maison. C’est une alternative intéressante qui permet, lorsque l'équipement est bien dimensionné, de réaliser de fortes économies d’énergie. 

Les PAC air-eau sont désormais capables de produire de l'eau à haute température et sont donc compatibles avec des radiateurs à eau classiques et à haute température, ce qui en rénovation peut vous éviter d’avoir à changer vos émetteurs. Le rendement des pompes à chaleur air-eau à haute température est cependant moins bon que celui des systèmes fonctionnant à basse température. 

Côté climat, ce type de pompe peut fonctionner à de faibles températures extérieures (-10° C) mais ses performances en seront amoindries : dans ces cas, la pompe à chaleur, comme les systèmes solaires, aura peut-être besoin d’un appoint avec une autre source d’énergie (souvent un appoint électrique incorporé, mais il n’est pas rare, pour optimiser les rendements, de conserver la chaudière existante pour l’utiliser en mode de production de chaleur pendant les mois les plus froids de l’année, ou d’opter pour une chaudière hybride). Ceci étant dit, les modèles les plus puissants – aussi les plus onéreux - peuvent parfaitement fonctionner en autonomie sans système d’appoint. 

Enfin, la pompe à chaleur air-eau fonctionne avec un système comprenant une unité extérieure située dans votre espace extérieur (jardin, cour extérieure) et une unité intérieure qui sera reliée à votre circuit de chauffage central. La circulation d’air dans l’unité extérieure, nécessaire au bon fonctionnement, génère beaucoup de bruit : un point à garder à l'esprit lors du dimensionnement et de la configuration de votre installation.

Les pompes à chaleur sol / eau et sol / sol

Ici, on parle de pompes à chaleur géothermiques, qui puisent la chaleur présente dans le sol grâce à un compresseur et la font circuler dans un plancher chauffant (PAC sol-sol) ou dans un circuit hydraulique (PAC sol-eau). Ces systèmes très efficaces peuvent vous faire économiser jusqu’à 60% de vos consommation d’énergie. Pour une performance satisfaisante, ils doivent cependant fonctionner avec des émetteurs basse température. De plus, la configuration de votre jardin doit permettre l’installation des sondes qui captent la chaleur du sol. 

On distingue trois types de systèmes : 

  • La géothermie avec sonde horizontale : les sondes horizontales, enterrées à une profondeur oscillant entre 0,6 et 1,2 mètre de profondeur, supposent une grande surface d’installation. Ce type d’installation, qui capte l’énergie solaire accumulée dans le sol, est sensible au gel (on utile pour les régions froides des capteurs à eau glycolée) et nécessite un excellent dimensionnement.

  • La géothermie verticale : des sondes verticales supposant un forage pouvant atteindre 100 m de profondeur, captent la chaleur interne de la Terre. Ce type d'installation est insensible au climat mais nécessite également un bon dimensionnement pour que les puits soient adaptés à la puissance prélevée. 

  • Les sondes elliptiques constituent une solution intermédiaire, avec une superficie requise moins importante que pour les sondes verticales et une profondeur d’installation à 5 m. 

Leur mise en œuvre plus complexe et coûteuse en fait une typologie principalement choisie pour les constructions neuves.

La pompe à chaleur eau / eau

La pompe à chaleur eau-eau (ou hydrothermique) fonctionne comme la pompe à chaleur sol-eau, à la différence près que les calories sont captées dans la nappe phréatique, ce qui présente l’avantage d’avoir une température source constante, comprise entre 7 et 12°C et fait de ce système une alternative performante pour les régions froides. 

Le plus souvent, un forage est creusé pour atteindre la nappe phréatique. A l’instar du sol, l’eau souterraine présente une température relativement stable ce qui lui confère un rendement très élevé. Notez toutefois que le débit de puisage doit être suffisant pour pouvoir extraire la puissance nécessaire. 

L’installation d’une pompe à chaleur eau-eau suppose la présence d’un point d’eau ou d’une nappe phréatique à proximité, accessible, présentant un débit suffisant et idéalement peu profond (car plus le système sera profond, plus il demandera d’énergie pour faire monter l’eau vers la pompe).

Elle est également un peu plus coûteuse que les systèmes sol-eau car elle nécessite deux forages indépendants : l’un pour amener l’eau à la pompe et l’autre pour renvoyer l’eau à la source et ainsi réalimenter la nappe.

Enfin, l’installation d’une pompe à chaleur eau-eau suppose l’obtention d’une autorisation administrative préalable.

Pompe à chaleur eau / eau
La pompe à chaleur eau / eau capte les calories dans la nappe phréatique.
Il existe également des systèmes hybrides qui combinent la technologie de la pompe à chaleur à d’autres sources d’énergie. Certains modèles de pompes à chaleur peuvent en outre être raccordés à des sources d’énergie renouvelables comme des panneaux solaires. 

Utilisation de la pompe à chaleur

Selon vos besoins, la région dans laquelle vous vivez et la surface de votre habitation, une pompe à chaleur peut être utilisée de différentes façons.

 

L’utilisation seule de la pompe à chaleur

Ici, la pompe à chaleur est utilisée pour couvrir l’ensemble des besoins de chauffage de la maison sans aucun appoint. Cette option est fréquemment choisie dans des régions où le climat est relativement doux avec une température qui descend rarement en dessous de -5°C ou pour des logements disposant d’une isolation renforcée. 
Cette configuration est la plus économique puisqu’elle ne va pas nécessiter l’utilisation d’un autre mode de chauffage. 

 

L’utilisation de la pompe à chaleur avec appoint électrique

Si vous ne pouvez opter pour une utilisation seule de la pompe à chaleur, l’appoint électrique est un bon compromis si l’équilibre entre les deux équipements est bien réalisé. La pompe à chaleur devra couvrir au minimum 80% de vos besoins et le reste sera apporté par un appoint électrique.

Pompe à Chaleur géothermie Geolia Duo - ATLANTICPompe à Chaleur géothermie Geolia Duo - ATLANTIC

L’utilisation de la pompe à chaleur en relève d’une chaudière

La combinaison d’une pompe à chaleur et d’une chaudière peut être un bon moyen de faire des économies en réduisant votre facture énergétique de moitié.

Aussi, la pompe à chaleur va fonctionner en priorité par rapport à la chaudière tant que son rendement est au-dessus d’un certain seuil de température extérieure. En dessous, la chaudière prendra automatiquement le relais. 

Quand et pourquoi installer une pompe à chaleur ?

Un déménagement, la construction d’une nouvelle maison ou un changement d’équipement sont souvent des événements qui nous poussent à réfléchir aux solutions capables de nous faire réaliser des économies d’énergie significatives et d’agir en faveur de l’environnement. A quel moment installer une pompe à chaleur chez soi ? Pourquoi est-ce une bonne solution ? Voici quelques éléments de réponses.

La plupart du temps, passer à la pompe à chaleur devient une problématique importante lorsque l’on décide de faire rénover sa maison. Certains décident également de sauter le pas lorsque leur système de chauffage actuel devient trop énergivore. En effet, les bonnes raisons de passer à la pompe à chaleur ne manquent pas, ses avantages sont nombreux.

Pompe à chaleur aérothermie Alfea Excellia Duo - ATLANTICPompe à chaleur aérothermie Alfea Excellia Duo - ATLANTIC
  • Pour des raisons environnementales : les pompes à chaleur puisent leur énergie dans l’air, dans l’eau ou dans le sol. Ces ressources sont gratuites, propres et renouvelables. En l’absence de combustion, elles produisent peu de gaz à effet de serre (les GES liés à l'électricité nécessaire à leur fonctionnement) et sont une alternative qui séduit de plus en plus de foyers.

  • Pour faire des économies d’énergie : c’est très certainement l’argument qui fait le plus d’émules. Notez qu’une pompe à chaleur peut vous permettre de réaliser jusqu’à 60% d’économie sur votre facture énergétique annuelle. 

  • Pour son confort d’utilisation : une pompe à chaleur est généralement très simple à utiliser. De même, vous n’avez aucun combustible à stocker ou à gérer. Son entretien quant à lui est relativement facile puisqu’elle ne demande qu’un seul contrôle annuel réalisé par un professionnel.

  • Pour sa polyvalence : que vous construisiez une nouvelle maison ou que vous rénoviez votre habitation actuelle, la pompe à chaleur pourra parfaitement s’adapter à votre configuration. Par ailleurs, elle s’intègre aisément à une installation de chauffage existante. 

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Pompe à chaleur aérothermie ALFEA EXCELLIA A.I.

Cette pompe à chaleur air/eau à hautes performances est idéale pour la rénovation, en relève ou remplacement de votre chaudière.

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Comment choisir sa pompe à chaleur ?

Vous connaissez à présent les différentes typologies de pompes à chaleur et leur fonctionnement, il ne vous reste plus qu’à faire le bon choix pour votre habitation ! Quels critères prendre en considération ? Voici quelques pistes.

  • Définir quels sont vos besoins : votre pompe à chaleur devra-t-elle assurer seulement votre chauffage ou également la production d’eau chaude sanitaire ? 

  • Définir le type d’habitation : qu’il s’agisse d’une habitation neuve ou d’une rénovation ne va pas vous orienter vers les mêmes choix. De même, le niveau d’isolation de votre maison pourra également influer sur votre décision.

  • Définir le type d’émetteurs de chaleur : êtes-vous équipé de radiateurs haute ou basse température ? D’un plancher chauffant ? De ventilo-convecteurs ? Sachez que certaines pompes à chaleur ne sont compatibles qu’avec certains émetteurs.

  • Définir le lieu d’implantation de l’unité extérieur : votre terrain s’y prête-t-il ? Si vous souhaitez installer une pompe à chaleur sol / eau par exemple, il vous faudra disposer d’une surface suffisante pour permettre l’installation du réseau de captable sous-terrain.

  • Définir votre budget : en fonction de la typologie de PAC choisie, les prix ne seront pas les mêmes.

    Comptez :
    entre 5000 et 8000 euros pour une PAC air / air, 
    entre 6500 et 12 000 pour une PAC air / eau, 
    entre 8000 et 12 000 euros pour une PAC sol / eau,

  • Définir la puissance thermique nécessaire : c’est une étape cruciale qui va déterminer le dimensionnement de votre PAC. Notez qu’un surdimensionnement pourrait entraîner non seulement un surcoût à l’achat mais aussi une surconsommation d’énergie. Le sous-dimensionnement nécessitera quant à lui l’utilisation d’un chauffage d’appoint entraînant une diminution des économies d’énergie. 

Installation d’une pompe à chaleur : faites appel à un professionnel !

La technologie des pompes à chaleur n’ayant cessé de s’améliorer durant les 30 dernières années, celles-ci produisent désormais de bons rendements énergétiques. Elles requièrent cependant un savoir-faire de professionnel pour procéder à leur bonne installation. Il est en effet important de faire appel aux services de professionnels spécialisés dans l’installation de pompe à chaleur pour bénéficier de leur expertise en ce qui concerne le choix optimal de l’équipement, le dimensionnement du projet ainsi que l’adaptabilité de l’équipement avec votre logement.

De plus, la nocivité des gaz réfrigérants que les pompes à chaleur renferment (avec des pouvoirs de réchauffement climatique de plusieurs milliers de fois supérieurs au CO2) suppose une installation parfaite pour éviter les fuites, désastreuses pour l’environnement.

De bons équipements et des services de professionnels qualifiés permettent d’obtenir les meilleures économies d’énergie tout en assurant un confort permanent tout au long de l’année.

Le choix de professionnels certifiés RGE vous permet de profiter en outre de bénéficier, comme évoqué plus haut, des aides et prime à la rénovation énergétique (sauf pour les pompes à chaleur air-air), de la TVA réduite à 5,5% ainsi que de l’Eco-Prêt à taux zéro dans le cadre d’un bouquet de travaux. Nous vous proposons les services de professionnels spécialisés dans l’installation de pompes à chaleur (QualiPAC) et certifiés à la norme RGE.
 

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