Comment fonctionne une pompe à chaleur
En construction neuve comme en rénovation, la pompe à chaleur est aujourd'hui un système de chauffage privilégié pour réaliser des économies d'énergie et réduire les émissions de gaz à effet de serre. Mais il est parfois difficile de s'y retrouver parmi les différents types de PAC... Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau, air-air ou géothermique ? Quels sont les avantages de ce dispositif ? Y a-t-il des aides financières pour financer son installation ? Domomat vous répond !
En résumé
la pompe à chaleur (PAC) est un système de chauffage efficace et écologique qui s'adapte aussi bien à la rénovation qu'à la construction neuve. En captant les calories présentes dans l'air, l'eau ou le sol, elle permet de chauffer une habitation tout en réduisant les consommations d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre. Les différents types de PAC, comme les modèles air-air, air-eau, géothermiques ou hybrides, offrent des solutions variées selon les besoins et les caractéristiques du logement. Bien qu'elle demande un investissement initial élevé, son rendement énergétique et les aides financières disponibles la rendent rentable à long terme.
Le fonctionnement d'une pompe à chaleur
Une pompe à chaleur fonctionne selon un cycle en quatre étapes.
L’évaporation
L'unité extérieure de la PAC contient un fluide frigorigène qui, une fois en contact avec la chaleur de l'environnement, passe de l'état liquide à l'état gazeux. En s'évaporant, il capture les calories présentes dans l'air extérieur, dans le sol ou dans une source d'eau.
La compression
Le fluide frigorigène sous forme gazeuse est acheminé vers un compresseur, situé dans l'unité extérieure. Ce dernier a pour rôle de comprimer la vapeur afin d'augmenter sa température. Ainsi, le fluide pourra libérer davantage de chaleur lors de l'étape suivante.
La condensation
Le fluide frigorigène comprimé, maintenu à haute température, est amené vers le condenseur, situé dans l'unité intérieur de la pompe. L'énergie thermique absorbée est alors restituée afin de chauffer le logement.
Dans le cas d'une PAC air-air, le fluide transfère sa chaleur vers l’air intérieur de l'habitation, avant de repasser à l'état liquide par un phénomène de condensation.
Dans le cas d'une pompe à chaleur air-eau, le fluide frigorigène cède sa chaleur à l’eau circulant dans le système de chauffage central.
La détente
Le fluide frigorigène à l'état liquide passe par le détendeur, qui fait baisser la pression et donc la température du fluide. La phase de détente permet de préparer le fluide à une nouvelle évaporation : le cycle de production de chaleur peut donc recommencer.
Les différents types de pompes à chaleur
Vous savez maintenant comment fonctionne une pompe à chaleur de manière générale. Toutefois, il existe différents types de PAC qui possèdent chacun leurs spécificités.
La pompe à chaleur air-air
L'unité extérieure capte les calories présentes naturellement dans l’air environnant. L'air chaud est ensuite insufflé dans l'habitation par le biais d'une ou plusieurs unités intérieures.
La pompe à chaleur air-air a la particularité d'être réversible, ce qui signifie qu'elle peut aussi produire de l'air frais en été. C'est donc un système deux en un, associant chauffage et climatisation.
La pompe à chaleur air-eau
La PAC air-eau fonctionne capte les calories dans l’air extérieur, avant de les restituer dans l'eau du réseau de chauffage central. La chaleur est alors transmise dans le logement par le biais des radiateurs ou d'un plancher chauffant. La pompe à chaleur air-eau peut également être utilisée pour la production d'eau chaude sanitaire.
Elle est particulièrement adaptée à la rénovation, puisqu'elle permet de remplacer avantageusement une ancienne chaudière en tirant parti du réseau de chauffage existant.
La pompe à chaleur eau-eau
Comme son nom l'indique, une pompe à chaleur eau-eau puise de la chaleur dans l'eau, avant de la transmettre dans le système de chauffage de l'habitation. Les nappes phréatiques constituent des sources de chaleur très efficaces, car la température de l'eau souterraine est particulièrement stable.
Revers de la médaille : l'installation d'une PAC eau-eau nécessite des travaux importants, et notamment la réalisation d'un forage vertical d'une profondeur de 30 à 100 mètres.
La pompe à chaleur géothermique
Il n'y a pas que dans l'air et dans l'eau que l'on peut capter de la chaleur. La PAC géothermique récupère les calories naturellement présentes dans le sol grâce à des capteurs. La chaleur est ensuite transmise à l'intérieur du logement via des radiateurs ou un plancher chauffant.
Malgré des performances énergétiques très élevées, l'installation d'une pompe à chaleur géothermique est assez complexe et coûteuse : un forage et des travaux de terrassement peuvent être nécessaires pour mettre en place les capteurs.
La pompe à chaleur hybride
La PAC hybride est la combinaison d'une pompe à chaleur air-eau et d'une chaudière à condensation. Elle permet d'utiliser le système de chauffage le plus adapté en fonction des conditions :
- Si la température extérieure est douce, la pompe à chaleur air-eau est privilégiée, car elle a un excellent rendement.
- En cas de grand froid, la chaudière à condensation prend le relais car la PAC risque d'être moins efficace.
- Enfin, la pompe à chaleur et la chaudière peuvent fonctionner simultanément dans certaines situations intermédiaires.
Les avantages de la pompe à chaleur
La pompe à chaleur est un système de chauffage qui présente de nombreux avantages.
Un dispositif économe en énergie
L’installation d’une pompe à chaleur permet de faire des économies d’énergie non négligeables, avec un impact direct sur votre facture d’électricité. En effet, elle utilise une ressource gratuite et illimitée pour produire de la chaleur, qu'il s'agisse des calories contenues dans l'air extérieur ou dans le sol.
À noter : une PAC a besoin d'électricité pour fonctionner. Il est donc important de tenir compte de son coefficient de performance énergétique (COP). Par exemple, le COP d’une pompe à chaleur air-eau se situe généralement autour de 3. Cela signifie que pour 1 kWh d’électricité consommée, la pompe restitue trois fois plus d’énergie dans l'habitation.
Plus de confort au quotidien
Une pompe à chaleur apporte également un confort supérieur. Contrairement à une chaudière au fioul, par exemple, elle ne dégage aucune odeur désagréable. De plus, elle permet d'augmenter la température rapidement et de maintenir une chaleur constante dans le logement.
Une installation aisée
En construction neuve, la PAC air-air est particulièrement simple d'installation. Elle peut, par exemple, être fixée à un mur avec un système de gaines traversant les faux plafonds. En rénovation, la pompe à chaleur air-eau peut être raccordée directement au circuit hydraulique existant.
Cependant, les pompes à chaleur eau-eau et géothermiques sont plus complexes à mettre en place, car elles nécessitent des travaux importants.
Un encombrement limité
L'unité intérieure d'une pompe à chaleur est généralement peu volumineuse. En remplaçant une chaudière à gaz ou au fioul par ce type de dispositif, il est possible de gagner un espace non négligeable dans la maison.
Un système de chauffage plus écologique
L'installation d'une pompe à chaleur est également un très bon moyen de réduire son empreinte carbone. En effet, cet appareil n'émet pas de fumée (et donc de substances polluantes). Quant à l'électricité consommée pour le fonctionnement de la PAC, elle est issue en majorité de sources bas carbone (du moins, en France).
Comment choisir le bon modèle de pompe à chaleur ?
Taille du logement, configuration des pièces, budget, nombre d’occupants, habitudes de chauffage... De nombreux critères doivent être pris en considération pour choisir le bon modèle de pompe à chaleur. Voici toutefois quelques indications pour vous orienter.
La pompe à chaleur air-air est adaptée aux logements situés dans des zones où les hivers ne sont pas trop rudes. C'est aussi la solution idéale si vous souhaitez bénéficier d'une climatisation réversible.
La PAC air-eau est idéale pour la rénovation d'une maison ou d'un appartement. Simple d'installation, elle peut remplacer avantageusement n'importe quel système existant, comme une chaudière au fioul ou au gaz. Elle peut aussi être utilisée en construction neuve.
La pompe à chaleur géothermique convient à tous les bâtiments, en neuf comme en rénovation. Toutefois, l'accès à un terrain extérieur est indispensable pour installer les capteurs de chaleur sous terre.
Enfin, la PAC eau-eau est envisageable en présence d'un puits à proximité de la maison. Faute de quoi, il faudra effectuer un forage.
Les aides disponibles pour l'installation d'une pompe à chaleur
Plusieurs dispositifs peuvent vous aider à financer l'installation d'une pompe à chaleur dans votre logement, notamment :
Ma Prime Rénov' : dédiée aux propriétaires occupants et bailleurs aux revenus très modestes, modestes et intermédiaires, cette aide donne droit à une prime allant de 3 000 € à 11 000 €.
Le Coup de pouce chauffage : il permet de financer le remplacement d'une chaudière au charbon, au fioul ou au gaz, avec une prime pouvant atteindre 5 000 € pour les ménages les plus modestes.
L'éco-PTZ : ce prêt à taux d'intérêt nul peut être octroyé, sans conditions de ressource, pour financer l'installation de certaines pompes à chaleur.
Les Certificats d’économie d’énergie.
Questions fréquentes sur les pompes à chaleur
Quels sont les inconvénients de la pompe à chaleur ?
Le principal inconvénient d'une pompe à chaleur est son coût initial élevé. De plus, son efficacité peut varier en fonction des conditions climatiques.
Est-ce que la pompe à chaleur est vraiment économique ?
Bien que son coût d'installation soit relativement élevé, une pompe à chaleur permet de réaliser d'importantes économies sur le long terme. Selon le type de PAC, il est possible de réduire sa facture d'énergie à hauteur de 50 %.
Quelle est la durée de vie d'une PAC ?
La durée de vie d'une pompe à chaleur est en moyenne de 15 à 20 ans.
Est-ce qu'une PAC fonctionne bien en hiver ?
Une pompe à chaleur est conçue pour fonctionner efficacement en hiver, même lorsque les températures sont négatives. Certains modèles peuvent toutefois perdre en efficacité en dessous d'une certaine température.