Pompe à Chaleur : prix, types, avantages et installation

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Les pompes à chaleur, dont le marché explose depuis une dizaine d’années environ, ne sont pas vraiment une invention toute nouvelle. Déjà au 19e siècle, Lord Kelvin a prédit leur utilisation dans ses réflexions thermodynamiques ou il explique que si – naturellement – la chaleur ne peut aller d’un corps plus froid vers un corps plus chaud, il doit y avoir un moyen de le forcer. Dans les années 40, Robert Webber trouve accidentellement la solution en se brûlant sur un condensateur de son congélateur. Comprenant qu’il est possible de “pomper” du froid ou du chaud, il construit la première pompe à chaleur à échange direct. En 2004, plus d’un million d’unités étaient installées dans le monde, fournissant 12 gigawatts d’énergie thermique.
Chaque année, bien plus de 100 000 unités sont installées. le succès de la PAC (Pompe à Chaleur) ne se dément décidément pas !

Qu’est ce qu’une pompe à chaleur ?

Le terme « pompe à chaleur » fait référence à un groupe de technologies intégrant des dispositifs de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) qui fournissent de l’énergie thermique transférée d’une source de chaleur vers une destination appelée « puits de chaleur », ce qui permet de « pomper » la chaleur d’un endroit à un autre. 

Les pompes à chaleur déplacent l’énergie thermique dans le sens inverse du flux thermique spontané en absorbant la chaleur d’un espace froid et en la restituant à un espace plus chaud. Leur fonction première est de chauffer les locaux au moyen de radiateurs, de systèmes de chauffage par le sol ou de convecteurs d’air chaud (que l’on appelle split), mais elles peuvent également être utilisées pour chauffer l’eau dans votre maison ou votre entreprise. 

La plupart des pompes à chaleur permettent de contrôler très précisément la température, et peuvent être utilisées pour refroidir les locaux en inversant simplement le processus de transfert thermique. À bien des égards, le fonctionnement d’une pompe à chaleur est identique à celui d’un climatiseur classique. Il s’agit en fait d’un climatiseur qui peut s’inverser pour devenir chauffant..

Une pompe à chaleur à air, par exemple, évacue la chaleur de l’air à l’extérieur de votre propriété de la même manière qu’un réfrigérateur évacue la chaleur de son intérieur. 

Une pompe à chaleur géothermique fonctionne de la même manière, mais en prenant la chaleur résiduelle du sol ou d’un plan d’eau à l’extérieur de votre propriété et en la déplaçant à l’intérieur. Bien que les pompes à chaleur aérothermiques perdent de leur efficacité à mesure qu’il fait plus frais à l’extérieur, elles peuvent fonctionner de manière satisfaisante à des températures de -15 °C, ce qui correspond aux températures de  99,99 % des jours en France . Elles ont un rendement énergétique fantastique et, bien qu’elles aient un certain impact sur l’environnement (puisqu’elles ont besoin d’électricité pour fonctionner), elles ne consomment pas directement de combustibles, donc dans la plupart des cas, elles constituent un moyen efficace de réduire votre empreinte carbone.

Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Pour faire simple, une pompe à chaleur est un appareil qui utilise une petite quantité d’énergie pour déplacer la chaleur d’un endroit à un autre.

Plus précisément, les pompes à chaleur fonctionnent avec du fluide frigorigène se condensant à température ambiante et s’évaporant à température faible.

Ces changements d’état sont alors à l’origine du procédé de fabrication du froid ou du chaud pour le chauffage ou la climatisation..

Une vidéo très bien faite pour tout comprendre au fonctionnement d’une PAC

Le fluide caloporteur s’échauffe au contact de la chaleur pompée à l’extérieur (dans l’air ou dans l’eau selon le type de PAC)  et se transforme en gaz. Ce gaz est encore réchauffé par un compresseur. D’ailleurs, la seule consommation énergétique d’une pompe à chaleur est l’électricité nécessaire au fonctionnement normal de ce compresseur.

Ensuite, le gaz caloporteur transfère sa chaleur à l’eau des radiateurs (si pompe a chaleur Air-eau ou eau-eau) ou réchauffe un air qui sera injecté dans la maison via le split (PAc air – air ou PAC eau – Air) et retourne à l’état liquide. Cet échange de chaleur se fait par transfert simple des calories (en gros on fait passer le gaz dans un tuyau au contact de l’eau ou l’air à chauffer). 

En mode chauffage,  la température d’entrée du système est élevée, plus la quantité de travail nécessaire à la pompe à chaleur est faible, plus le CoP (coefficient de performance) est élevé et donc plus les coûts de fonctionnement sont faibles. En mode Climatisation, ce sera exactement l’inverse ! Ce CoP est un facteur très important : c’est lui qui déterminera les aides et subventions auxquelles vous aurez le droit pour l’installation de votre pompe à chaleur.

Enfin une Pompe à chaleur peut fonctionner efficacement en mode chauffage jusqu’à une température extérieure de -15° à -20° environ. Pour tout savoir sur le fonctionnement des pompes à chaleur, vous pouvez aussi lire mon article : comment fonctionne une pompe a chaleur ?

Quels sont les types de pompe à chaleur ?

J’ai fait dans cet article une typologie de tous les types de pompes à chaleur, mais elles fonctionnent toutes sur le même principe, le transfert de chaleur. Pour une vision rapide, je vous mets un résumé des 3 familles fondamentales de pompe à chaleur:

La pompe à chaleur aérothermique représente le type de pompe à chaleur le plus courant. Celle-ci transfère la chaleur entre votre maison et l’air extérieur. Elle fonctionne en absorbant la chaleur de l’air extérieur qui est toujours présente, même quand vous avez l’impression qu’il fait très froid. 

Les pompes à chaleur géothermiques atteignent des rendements plus élevés en transférant la chaleur entre votre maison et le sol. Bien qu’elles soient plus chères à l’installation, leurs coûts d’exploitation sont généralement plus faibles car elles peuvent compter sur des températures de source plus constantes ( la température du sol est constante à une certaine profondeur).

Les pompes à chaleur Hydrothermiques : reposent sur le même principe que les pompes à chaleur géothermiques sauf qu’au lieu de « pomper » la chaleur dans le sol, elle le fait dans une source d’eau souterraine a proximité de la maison. L’eau en sous-sol est à chaleur constante – comme l’air, aussi la pompe à chaleur hydrothermique récupère t elle la chaleur – ou le frais – dans l’eau souterraine pour la redistribuer ensuite dans l’ensemble de la maison.

Liste des types de pompe à chaleur : air/air, air/eau, Sol/air
Les trois grandes familles de PaC, selon l’endroit ou sont puisées les calories

Quels sont les avantages et les inconvénients des pompes à chaleur ?

L’installation d’une pompe à chaleur présente de nombreux avantages, tant financiers que environnementaux. C’est la raison pour laquelle les systèmes de pompe à chaleur sont devenus si populaires, en particulier au cours de la dernière décennie. veuillez noter que j’ai rédigé une synthèse des avantages et inconvénients des pompes à chaleur dans mon article : quels sont les avantages et les inconvénients des pompes à chaleur ?

Les pompes à chaleur aérothermiques et géothermiques sont une excellente source d’énergie renouvelable car elles utilisent la chaleur renouvelable de l’environnement. Les principales raisons pour lesquelles les gens achètent des pompes à chaleur sont les suivantes : elles ont un rendement élevé, elles permettent de chauffer et de refroidir les locaux et l’eau, elles peuvent réduire considérablement vos factures d’énergie, elles peuvent également réduire considérablement votre empreinte carbone et améliorer la qualité de l’air de votre propriété. Il convient de mentionner ici que les systèmes solaires photovoltaïques sont le partenaire renouvelable idéal des pompes à chaleur. Les pompes à chaleur peuvent utiliser l’électricité produite par les panneaux solaires à partir de la lumière du soleil et créer jusqu’à 4 fois plus d’énergie qu’elles n’en consomment.  Si vous voulez voir un bilan complet de l’impact écologique des pompes à chaleur pour savoir si les pompes à chaleur sont écologiques : c’est avec cet article !

La pompe à chaleur permet elle de faire des économies ?

Il est difficile de calculer précisément les économies offertes par les pompes à chaleur air et sol, compte tenu de l’énorme éventail de facteurs. Vous devrez toujours payer des factures d’énergie avec une pompe à chaleur, car elle fonctionne à l’électricité, mais vous économiserez sur le combustible que vous remplacez (et vu la croissance des prix du gaz ou du fioul…). Dans cotre calcul, vous devrez aussi prendre en compte le prix d’achat et d’installation de votre pompe à chaleur. Je vous explique tout dans cet article. 

Si votre ancien système de chauffage était inefficace, vous avez plus de chances de voir vos coûts de fonctionnement diminuer avec une nouvelle pompe à chaleur. D’ailleurs je vous invite à consulter mon article qui compare les coûts de fonctionnement d’une pompe à chaleur aérothermique avec une chaudière fioul ou celui qui compare les couts de fonctionnement d’une pompe à chaleur aérothermique avec une chaudière gaz

En raison de leurs faibles coûts de fonctionnement, les pompes à chaleur peuvent vous faire réaliser des économies importantes par rapport aux systèmes de chauffage traditionnels.

Efficacité des pompes à chaleur

Si vous chauffez à l’électricité, une pompe à chaleur peut réduire de 30 à 40 % la quantité d’électricité utilisée pour le chauffage. Les pompes à haut rendement déshumidifient également mieux que les climatiseurs centraux standard, ce qui permet de réduire la consommation d’énergie et d’améliorer le confort de la climatisation pendant les mois d’été. Toutefois, l’efficacité de la plupart des pompes à chaleur à air en tant que source de chaleur chute de façon spectaculaire à basse température. L’efficacité des systèmes varie selon les installations et les pièces utilisées. L’efficacité énergétique de votre propriété est également un facteur extrêmement important à prendre en compte lors du calcul de l’efficacité potentielle du système. Pour tout comprendre au calcul de l’efficacité des pomps à chaleurs, au CoP ou SCop : comment calcule t on l’efficacité d’une pompe à chaleur ?

La pompe à chaleur est elle écologique ?

Les pompes à chaleur puisent l’énergie naturelle dans le sol, la nappe phréatique ou l’air et permettent ainsi de réaliser d’importantes économies de chauffage. Elles ne produisent aucune émission et fonctionnent efficacement même lorsque la température ambiante est basse. Les pompes à chaleur prélèvent jusqu’à 75 % de l’énergie nécessaire dans l’environnement ce qui représente autant d’économie. En cela effectivement les pompes à chaleur sont écologiques comme le montre plus spécifiquement cet article dans ce même blog.

Une pompe à chaleur convient-elle à ma maison ?

Les pompes à chaleur ne sont pas adaptées à toutes les maisons, mais elles le sont pour la plupart. Par exemple, si vous vivez dans une maison à faible rendement énergétique et sujette aux courants d’air, l’installation d’une pompe à chaleur sans la mise en œuvre d’autres mesures telles que l’isolation complète de votre maison est inefficace.

Le type de système à choisir, la taille du système proposé, la technologie qu’il remplace sont autant de considérations importantes. Il est donc conseillé de consulter un installateur professionnel et accrédité pour discuter de toutes ces considérations avant l’installation de votre pompe à chaleur (dont je vous explique tous les enjeux dans cet article). Notez enfin que du fait de la présence du fluide calorigène, un polluant, dans le système; l’installation d’une pompe à chaleur ne peut être faite que par un artisan agréé !

Comment installer une pompe à chaleur dans sa maison ? Dans son immeuble ?

Parmi les trois systèmes (Aérothermique, Géothermique Air/Eau , Hydrothermique, la pompe à chaleur à air est la plus facile à installer dans une maison existante. En effet, vous n’avez pas besoin de permis de construire avant l’installation et le système peut être monté en quelques heures par un installateur agréé RGE Qualibat. Dans le cas des pompes a chaleur géothermiques (air/eau ou eau/eau), l’installation nécessite de creuser des tranchées ou des forages profonds. Elle est donc plus complexe. Même si la difficulté d’installation de ces types de pompes à chaleur est tout a fait relative si l’on considère leur performance accrue.

Entretien et garanties

Lorsqu’une pompe à chaleur est correctement installée, elle ne nécessite que très peu d’entretien et devrait durer au moins 20 à 30 ans. Néanmoins, notez que depuis Juillet 2020 l’entretien est obligatoire tous les deux ans pour tout appareil entre 4kw et 70KW de puissance. Cette révision doit être effectuée par un artisan qualifié RGE Qualibat (un peu comme chaudière en fait). Si quelque chose ne va pas avec votre système de pompe à chaleur, il peut perdre rapidement de son efficacité, mais cette sous-performance sera très probablement perceptible et vous aurez donc le temps de réagir avant la panne de l’appareil. La plupart des pompes à chaleur bénéficient d’ailleurs d’une garantie standard de 5 à 10 ans sur les pièces et la main-d’œuvre. Certaines sont également accompagnées d’un service d’entretien annuel gratuit, mais cela dépend du fabricant et de l’installateur. Bien sur vous pouvez retrouver tous les détails sur l’entretien des pompes à chaleur dans mon article dédié au sujet : Quand et comment faire l’entretien de ma pompe à chaleur ?

Alors est ce qu’une pompe à chaleur est économique ?

Si vous utilisez actuellement du fioul, de l’électricité, du gaz liquide ou des combustibles solides pour chauffer votre maison, une pompe à chaleur air ou sol peut être un bon moyen de réduire votre empreinte carbone et d’économiser de l’argent. Et ce d’autant plus que régions et administrations centrales subventionnent tout ou partie de l’installation selon vos revenus et votre lieu d’habitation. 

Avant d’acheter un système de pompe à chaleur air ou sol, assurez-vous néanmoins que votre maison est bien isolée et que vous avez bien vérifié l’adéquation de l’unité proposée – notamment en terme de puissance par rapport à la surface de votre logement.

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