Pompe à chaleur : pourquoi l’installer et comment fonctionne-t-elle ?
Le remplacement du système de chauffage par une solution plus écologique et économique est une démarche essentielle dans tout projet de rénovation d’ampleur. À cet effet, la pompe à chaleur constitue un choix à privilégier pour son impact environnemental minime et les économies d’énergie qu’elle permet. Comment fonctionne une pompe à chaleur, pourquoi l’installer et quels sont les différentes technologies qui existent ?
Ce qu’il faut retenir :
L’installation d’une pompe à chaleur compte parmi les travaux préconisés dans le cadre d’une rénovation énergétique. À cet effet, il convient de savoir que :
- La pompe à chaleur utilise une ressource renouvelable, c’est-à-dire l’air, l’eau ou la chaleur du sol, pour chauffer ou climatiser le logement ;
- La pose d’une pompe à chaleur permet de réduire la consommation d’énergie liée au chauffage et à la climatisation ;
- Il existe plusieurs types de pompes à chaleur ; cependant, celles de type air-air et air-eau sont les plus courantes ;
- Une pompe à chaleur consomme jusqu’à 50 % d’énergie en moins par rapport à un système de chauffage traditionnel.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur est un système de chauffage et d’eau chaude sanitaire qui puise son énergie dans l’environnement. Elle utilise l’air, le sol ou l’eau comme source d’énergie pour produire de la chaleur selon un cycle thermodynamique basé sur le transfert thermique. Elle peut être raccordée à un circuit de chauffage hydraulique existant, à un plancher chauffant ou encore alimenter un chauffe-eau.
Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
La pompe à chaleur (PAC) capte les calories présentes dans l’air, l’eau ou le sol pour les transférer à de l’eau ou de l’air circulant dans un circuit de chauffage dédié. Il s’agit de l’unité extérieure qui abrite les différents éléments du système, notamment :
- Le compresseur ;
- L’échangeur thermique ou évaporateur ;
- Le condenseur ;
- La vanne de détente.
Concrètement, le fonctionnement d’une pompe à chaleur comporte plusieurs étapes :
- Les calories présentes dans l’air ou l’eau sont prélevées à l’aide d’un liquide frigorigène circulant dans l’évaporateur ;
- Ces calories sont ensuite comprimées pour les porter à haute température, puis elles sont transférées au liquide frigorigène ;
- Cela a pour effet de vaporiser le fluide, qui est ensuite acheminé vers le condenseur ;
- La chaleur est ensuite transférée à l’eau ou l’air au niveau du condenseur pour être distribuée dans le logement ;
- Le liquide frigorigène repasse à l’état liquide au niveau du condenseur et de la vanne de détente, et le cycle recommence.
Pourquoi installer une pompe à chaleur ?
Plébiscitée pour sa faible consommation énergétique et son impact écologique moindre, la pompe à chaleur est considérée comme la technologie de chauffage du futur. Son installation figure ainsi parmi les solutions énergétiques préconisées en rénovation énergétique. Elle contribue à l’efficacité énergétique du logement tout en apportant des avantages notables pour les habitants et l’environnement.
Quels sont les avantages de la pompe à chaleur ?
Il existe une multitude d’avantages à installer une pompe à chaleur.
Un système de chauffage qui valorise une source d’énergie renouvelable
La pompe à chaleur est une solution de chauffage et d’ECS écologique. En effet, elle utilise comme source de chaleur une énergie propre, gratuite et inépuisable, c’est-à-dire les calories présentes dans l’air, l’eau ou le sol.
Des économies d’énergie conséquentes
En exploitant une ressource renouvelable, accessible et inépuisable, la pompe à chaleur consomme environ 50 % d’énergie en moins par rapport à un système de chauffage classique. En optant pour un modèle performant, le coefficient de performance (COP) d’une pompe à chaleur peut atteindre 4. Cela signifie qu’elle peut produire 4 fois plus d’énergie (sous forme de chaleur) qu’elle n’en consomme. Cela permet de réduire les factures d’électricité et de réaliser d’importantes économies énergétiques.
Un système de chauffage compatible avec le circuit de chauffage existant
L’installation d’une pompe à chaleur est particulièrement adaptée aux logements existants déjà équipés d’un circuit de chauffage. Cela en fait une solution parfaitement compatible avec la rénovation énergétique.
Un meilleur confort thermique
En hiver, la pompe à chaleur maintient une température agréable à l’intérieur du logement. De plus, la montée en température est rapide. En été, elle peut rafraîchir l’intérieur du logement en optant pour un modèle air-air réversible. La pompe à chaleur permet ainsi de bénéficier d’un bon confort thermique en toutes saisons.
Une amélioration de la performance énergétique du logement
Grâce à son coefficient de performance élevé et à sa faible consommation d’énergie, la pompe à chaleur améliore la performance énergétique du logement.
Un système de chauffage compatible avec les panneaux photovoltaïques
La pompe à chaleur peut être alimentée avec l’électricité générée par les panneaux photovoltaïques, idéalement pendant les heures de production. Un système de stockage sur batteries permet par ailleurs d’utiliser l’électricité issue des panneaux à des horaires décalés.
Une réduction de l’empreinte écologique
Sa faible consommation d’énergie fait de la pompe à chaleur un système de chauffage écologique. De plus, en la combinant à d’autres solutions d’efficacité énergétiques, il est possible de limiter au maximum l’impact environnemental du logement et du foyer. Le logement améliore ainsi son classement au DPE (diagnostic de performance énergétique).
Une valorisation du bien immobilier
Au même titre que l’isolation thermique, l’installation d’une VMC (ventilation mécanique contrôlée) ou de panneaux photovoltaïques, la pose d’une PAC apporte une plus-value au bien immobilier.
Quels sont les inconvénients de la pompe à chaleur ?
Quelques inconvénients sont toutefois à noter.
Coût d’installation initial élevé
L’installation d’une pompe à chaleur requiert un investissement initial assez conséquent. Mais des aides à la rénovation énergétique d’ampleur permettent de réduire les coûts.
Performance dépendant des conditions climatiques
La pompe à chaleur peut ne pas être efficace en cas de chute importante de la température extérieure. Certains modèles sont équipés d’une résistance électrique qui prend le relais si la température descend en dessous de -20°C.
Risque de gêne lié au bruit
Le groupe extérieur, ou unité extérieure, peut générer du bruit pendant le fonctionnement de la pompe à chaleur. Ainsi, il est recommandé d’opter pour un modèle silencieux, tout en respectant les consignes d’installation. La mise en place d’un dispositif anti-bruit est recommandée. De plus, l’unité extérieure doit être posée à une distance d’au moins 10 m du voisinage.
Quels sont les différents types de pompes à chaleur ?
Les pompes à chaleur peuvent être aérothermiques, géothermiques ou hydrothermiques. Cependant, les modèles aérothermiques sont les plus courants dans le résidentiel.
Les pompes à chaleur aérothermiques
Ce sont les PAC qui puisent leur énergie dans l’air ambiant.
La pompe à chaleur air-air
La pompe à chaleur air-air capte les calories contenues dans l’air extérieur afin de produire de l’air chaud utilisé pour le chauffage du logement.
La pompe à chaleur air-air réversible
Ce type de PAC air-air est capable d’inverser son fonctionnement pour refroidir l’air. Elle permet de baisser la température intérieure de quelques degrés, permettant de bénéficier d’un meilleur confort thermique en été.
La pompe à chaleur air-eau
Dans une pompe à chaleur air-eau, les calories prélevées dans l’air sont transférées à l’eau de la maison. Ce type de PAC permet d’alimenter directement le ballon d’eau chaude. La pompe à chaleur air-eau peut également être branchée à un plancher chauffant ou à un circuit de chauffage hydraulique équipé de radiateurs.
La pompe à chaleur géothermique
Moins courante dans le domaine résidentiel, la pompe à chaleur géothermique puise les calories du sol pour produire de la chaleur. Son installation est plus complexe et plus coûteuse, et elle convient surtout aux constructions neuves.
La pompe à chaleur hydrothermique ou aquathermique
Comme son nom l’indique, ce type de pompe à chaleur capte les calories présentes dans l’eau. Elle doit ainsi être raccordée à une source d’eau, telle qu’un lac, une rivière ou une source souterraine.
Quels sont les critères de performance pour bien choisir une pompe à chaleur ?
La performance d’une pompe à chaleur est un critère essentiel pour son impact positif sur l’efficacité énergétique du logement. Voici les critères techniques de performance propres aux pompes à chaleur :
- Le coefficient de performance ou COP : le COP correspond au rendement d’une pompe à chaleur ; il s’agit du rapport entre l’énergie consommée et l’énergie produite ;
- Le coefficient de performance saisonnier ou SCOP : il s’agit du rendement de la pompe à chaleur mesuré sur une saison entière.
Quels sont les autres critères de choix ?
D’autres critères sont à prendre en compte pour s’assurer de faire le bon choix et que la pompe à chaleur soit efficace énergétiquement, à savoir :
- La configuration de la PAC : elle peut être bi-bloc ou monobloc ; une pompe à chaleur bi-bloc, ou split, comporte une unité extérieure ainsi qu’une ou des unités intérieures pour la distribution de la chaleur ; un modèle mono-split est uniquement composé d’une unité extérieure et d’une seule unité intérieure, à l’opposé de sa variante « multi-split » qui comporte plusieurs unités intérieures ; un modèle monobloc est constitué d’un seul appareil généralement installé dans une cave, une buanderie ou un garage ;
- La puissance de la PAC : tenir compte de la puissance de chauffe est essentiel pour éviter un surdimensionnement ou un sous-dimensionnement ;en général, une puissance de 1 kW est recommandée tous les 10 m2 de surface ;
- La certification de l’appareil : il convient de s’assurer que la pompe à chaleur choisie est conforme aux normes en vigueur, en vérifiant ses certifications ;
- Le type de fluide frigorigène : dans un souci permanent de protection de l’environnement, il est également essentiel de vérifier le type de fluide réfrigérant utilisé ;le fluide R290, notamment, est réputé non-toxique et sans risque pour l’environnement.
Quel est le rôle de la pompe à chaleur en rénovation énergétique ?
L’installation d’une pompe à chaleur constitue une étape cruciale lorsqu’il s’agit de réaliser des travaux de rénovation énergétique. En optant pour un chauffage écologique et économique, la consommation énergétique du logement est encore plus réduite, ce qui améliore sa performance énergétique dans le classement du DPE.
Les travaux de rénovation énergétique complémentaires
La rénovation d’ampleur englobe une série de travaux combinés et destinés à atteindre une performance énergétique élevée pour le logement. L’objectif est de réduire l’impact des logements sur le changement climatique, et d’atteindre plus facilement la neutralité carbone des bâtiments.
Isolation thermique
L’isolation thermique consiste à réduire au mieux les déperditions de chaleur au sein du logement. Différents travaux d’isolation thermique peuvent être mis en œuvre, parfois de façon simultanée, comme :
- L’isolation par l’extérieur : il s’agit de poser une couche isolante sur les murs extérieurs du logement ;
- L’isolation du mur par l’intérieur : la couche isolante est posée sur les murs intérieurs ;
- L’isolation au sol : l’objectif est de limiter les déperditions de chaleur au niveau du sol ou des planchers ;
- L’isolation des combles : avec la toiture, les combles sont responsables d’importantes déperditions de chaleur, d’où l’importance de les isoler.
Pose d’une VMC ou ventilation mécanique contrôlée
La ventilation mécanique contrôlée améliore la qualité de l’air intérieur tout en éliminant les problèmes de condensation. Elle est toujours préconisée en isolation thermique afin d’assurer le renouvellement de l’air intérieur et de préserver le bâti contre les risques liés à l’humidité.
Installation de panneaux photovoltaïques
Dans toute démarche écologique, le choix de solutions énergétiques basées sur les sources d’énergie verte est toujours recommandé. En complément des autres travaux comme l’isolation thermique, la VMC et la PAC, l’installation de panneaux photovoltaïques est un choix bénéfique, pour les habitants comme pour l’environnement. Pour rappel, les panneaux photovoltaïques captent la lumière du soleil pour la convertir en électricité grâce à l’effet photovoltaïque.