Pompe à chaleur : fonctionnement, modèles, prix et aides de l’Etat
Les pompes à chaleur sont des systèmes fonctionnant à énergie renouvelable, utilisant l’air, la terre ou bien l’eau afin de combler les besoins en chauffage et/ou eau chaude sanitaire (ECS) d’un foyer. Faire des économies de chauffage en installant une pompe à chaleur est quasiment automatique. On estime cette économie entre 30 et 60 % dépendamment de la pompe à chaleur choisie (aérothermique, géothermique ou solarothermique par exemple) ainsi que de l’équipement préalablement remplacé. Installer une pompe à chaleur en remplacement d’une chaudière fioul fait par exemple des miracles ! La facture d’énergie s’en voit réduite, tout comme l’impact environnemental de l’habitat. Celui-ci est valorisé, durablement. Alors, que savoir sur les pompes à chaleur ?
Fonctionnement d’une pompe à chaleur : aérothermie, géothermie, le point
La pompe à chaleur fonctionne selon un principe d’extraction des calories contenues dans l’air, la terre ou l’eau. Ces calories sont constamment présentes dans ces milieux, même lorsque la température est relativement basse. Le rôle de la PAC est d’extraire puis de transporter ces calories grâce à un fluide caloporteur jusqu’aux différents émetteurs de chaleur du logement, via des buses de soufflage ou par des équipements alimentés en eau (plancher chauffant, radiateurs).
Les modèles réversibles de pompe à chaleur peuvent quant à eux produire de la fraîcheur, en inversant ce processus de fonctionnement ! On parle alors de pompe à chaleur air air réversible ou de climatisation réversible.
A savoir : un autre type de pompe à chaleur existe, plus confidentiel. Il s’agit des pompes à chaleur hydrothermiques. Elles sont adaptées si un point d’eau se trouve à proximité de votre logement. Dans ce cas, c’est la chaleur contenue dans l’eau qui sera reprise pour chauffer votre maison et produire votre ECS. Notons que l’installation de cette PAC nécessite aussi de lourds travaux de forage, pour installer des capteurs en sous-sol entre 30 et 100 mètres de profondeur.
Etapes de fonctionnement d’une pompe à chaleur
On peut décomposer le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur en quatre étapes essentielles :
En premier lieu, la pompe à chaleur récupère, grâce à l’évaporateur, l’énergie gratuite de l’environnement (de l’air, du sol et des nappes phréatiques). Les calories sont directement transmises au liquide caloporteur, qui est alors sous forme de vapeur à basse pression.
Ensuite, c’est un compresseur qui vient augmenter la pression de la vapeur, ce qui provoque son échauffement. Cette vapeur à haute pression est apte à alimenter le réseau d’eau chaude sanitaire et les équipements de chauffage du logement (chauffage par le sol ou radiateurs à eau chaude).
Une fois qu’il a transmis sa chaleur, le fluide caloporteur est refroidi. Il passe par le condenseur, qui le fait revenir à l’état liquide. A cette étape, le fluide est encore trop chaud pour capter les calories de l’environnement.
Finalement, la pression du fluide est réduite au niveau du détendeur. Cette action fait rapidement baisser sa température, afin qu’il retrouve son état de liquide à basse pression et qu’il soit de nouveau prêt à répéter l’ensemble du cycle.
En accomplissant ces étapes, la pompe à chaleur est en mesure de récupérer la chaleur de l’air, du sol ou de l’eau présente à proximité du logement pour la transmettre à son réseau de chauffage. La pompe à chaleur est donc en mesure de chauffer un logement de façon respectueuse de l’environnement, en améliorant le bilan carbone de la maison et en économisant de l’argent sur les factures d’énergie. En cela, la pompe à chaleur est économique !
Pourquoi installer une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur constitue un système de chauffage moderne, très présent désormais dans les constructions neuves mais pouvant également être installé dans certains cas en rénovation. On peut même installer une pompe à chaleur en appartement !
Voici pourquoi il s’agit d’une option judicieuse :
La faible consommation d’énergie de l’appareil permet d’alimenter un réseau de chauffage et d’eau chaude sanitaire à moindre coût. Selon son coefficient de performance (COP), une pompe à chaleur peut avoir un rendement très élevé (4 à 5). Si votre PAC dispose d’un COP de 5, alors 1 kWh d’électricité consommée permettra de produire le quintuple d’énergie dans le logement.
Une pompe à chaleur apporte un vrai confort thermique. Simple d’utilisation, pratique à programmer, une pompe à chaleur permet une montée en température rapide et agréable, venant casser les sensations de répartition inégale entre air chaud et air froid.
En utilisant l’énergie gratuite (les calories présentes naturellement dans l’air ou dans le sol), une pompe à chaleur a un impact réduit sur notre environnement. Seule la consommation d’électricité vient plomber son bilan, mais vous pouvez pour la compenser en sélectionnant un fournisseur alternatif avec de l’électricité verte ou en combinant votre PAC avec des panneaux solaires (pompe à chaleur solarothermique).
Enfin, au-delà de la simplicité en fonctionnement qu’elle propose et que nous avons déjà évoqué, une pompe à chaleur est aussi polyvalente, permettant en un seul appareil de produire à la fois le chauffage et l’eau chaude sanitaire.
Oui mais voilà : l’installation de la pompe à chaleur n’a presque rien à voir d’un modèle à l’autre. Alors que la pompe à chaleur air air fonctionne au moyen d’une unité d’extraction d’air extérieure, la pompe à chaleur géothermique est quasiment invisible en extérieur : ses capteurs sont positionnés sous terre, plus ou moins profondément. Quel équipement choisir ?
Les économies réalisées avec une pompe à chaleur
Pompe à chaleur air air ou pompe à chaleur air eau : deux modèles aérothermiques qui se ressemblent
Une PAC aérothermique peut utiliser un système air air ou air eau. Le fonctionnement de base est le même : un groupe extérieur capte les calories naturellement présentes dans l’air grâce à un liquide frigorigène. Au contact de la chaleur, ce liquide passe à l’état gazeux et est comprimé pour concentrer davantage sa chaleur. Celle-ci est transmise au réseau de chauffage intérieur, qu’il soit hydraulique ou aéraulique. En diminuant en chaleur et en pression, le fluide repasse à l’état liquide et recommence son cycle de captage.
Voyons en résumé le fonctionnement de ces deux types de pompe à chaleur :
La pompe à chaleur air air prend l’énergie de l’air extérieur, puis des buses de soufflage ou des radiateurs soufflants (ventilo-convecteurs) distribuent l’air chauffé ;
La pompe à chaleur air eau a le même fonctionnement mais dans un sens inversé. L’intérieur de la maison est chauffé et le froid est rejeté à l’extérieur du logement. Le gaz est comprimé afin d’augmenter sa température. Plus la compression est forte, plus le gaz sera chaud. Cette opération se réalise par un compresseur qui utilise de l’énergie électrique. La PAC air eau permet en complément de produire de l’eau chaude sanitaire.
Les avantages et les inconvénients d’une PAC aérothermique
Le principe de fonctionnement des pompes à chaleur offre une alternative durable et écologique aux chaudières à gaz ou à fioul.
Des performances avantageuses grâce à son COP (Coefficient de Performance) de 3 à 4. C’est-à-dire que pour une unité d’énergie électrique, elle peut fournir 3 fois plus de chauffage. Votre facture énergétique s’en trouve réduite sans que votre confort thermique diminue. Pour vous assurer de meilleures performances, vous devez choisir le dimensionnement adapté à votre logement.
Un entretien simple. Selon la puissance de votre PAC aérothermique, l’entretien fait par un installateur peut être obligatoire. De votre côté, un simple dépoussiérage régulier permet d’assurer le bon fonctionnement de l’appareil. Veillez à ôter les éléments qui pourraient obstruer la grille de l’unité extérieure, comme des feuilles par exemple.
Pose simple et adaptable. C’est un dispositif adapté aux rénovations et aux logements neufs. Grâce aux unités de restitution de la chaleur généralement fixées au mur, en hauteur, au-dessus d’une porte, il n’est pas nécessaire d’engager de gros travaux pour permettre une bonne répartition de la chaleur ou de la climatisation.
Une dépendance aux températures extérieures qui peut poser un problème. Plus les températures extérieures sont extrêmes, moins le rendement de la PAC air-air est satisfaisant, particulièrement lorsque les températures sont négatives. Pour cette raison, elle est plutôt conseillée pour les régions tempérées. De plus, il faut la coupler avec un système de chauffage qui permet de prendre le relais lorsque la température extérieure ne permet plus à la PAC de couvrir les besoins en chauffage. Cela entraine une augmentation de la consommation d’électricité et réduit l’intérêt économique de l’installation.
Toutefois, ces appareils ne sont pas exempts de défauts. Premièrement, les personnes qui souhaitent installer une pompe à chaleur doivent disposer d’un espace suffisant à l’extérieur, à proximité immédiate du logement. Les pompes à chaleur qui récupèrent les calories de l’air sont assez compactes, mais celles qui utilisent l’énergie thermique du sol ou de l’eau peuvent nécessiter une surface conséquente et des travaux importants pour leur mise en place.
Plus la différence de température entre le fluide caloporteur présent dans l’évaporateur et la source de chaleur est importante et plus la pompe à chaleur est efficace. Cela signifie que l’hiver, les pompes à chaleur utilisant l’énergie thermique de l’air peuvent voir leur rendement chuter brutalement, en particulier la nuit ou lors des journées les plus froides. Dans les régions où les hivers sont rudes, il est nécessaire de compléter la pompe à chaleur à l’aide d’un autre système de chauffage pour maîtriser la consommation de la pompe à chaleur.
La pompe à chaleur eau eau ou pompe à chaleur géothermique
Fonctionnant grâce à la géothermie, il s’agit de la pompe à chaleur la plus performante, puisque les calories présentes dans la terre se trouvent toujours à une température constante.
Elle peut être constituée d’un réseau de capteurs enterrés horizontalement sur le terrain (profondeur comprise entre 60 cm et 1,20 m) ou bien de capteurs verticaux positionnés à plusieurs dizaines de mètres de profondeur (jusqu’à 100 m), directement au cœur d’une nappe phréatique. Ceux-ci sont chargés d’extraire les calories de l’eau puis elles sont par la suite conduites à se mélanger au liquide frigorigène présent dans la pompe à chaleur. A partir de ce moment-là, les calories sont transformées en chaleur grâce au compresseur présent dans la pompe et alimentent l’équipement de chauffage de votre logement.
Avantages de la pompe à chaleur eau eau en rénovation
Un système de chauffage utilisable tout au long de l’année grâce à la température souterraine qui reste toujours la même (autour de 10 °C).
Réaliser d’importantes économies d’énergie grâce à son COP c’est-à-dire sa performance élevée. Une pompe à chaleur eau eau dispose d’un des COP les plus élevés (5 kWh d’énergie restituée pour 1 kWh d’électricité consommée) ce qui en fait un équipement très performant.
Il convient toutefois de noter que des travaux lourds sont à prévoir pour exploiter les ressources souterraines. Il faut également effectuer plusieurs démarches administratives pour obtenir les autorisations nécessaires aux travaux de forage.
La pompe à chaleur de piscine : un autre type de PAC pour économiser sur le chauffage
La pompe à chaleur de piscine représente une solution de chauffage innovante et économique pour les propriétaires de bassins désireux de prolonger leur saison de baignade sans pour autant faire grimper leurs factures d'énergie. En puisant les calories présentes dans l'air extérieur pour les convertir en chaleur, ce type de PAC se distingue par son efficacité énergétique et sa capacité à maintenir une température d'eau idéale, même lorsque les températures extérieures commencent à baisser.
Pour une piscine bien isolée et sous un climat tempéré, la règle générale est d'estimer environ 1 kW de puissance de la pompe à chaleur pour 10 m³ d'eau. Par exemple, pour une piscine de 50 m³, une pompe à chaleur d'environ 5 kW serait adaptée. Cependant, dans les régions plus froides ou pour les piscines moins isolées, il peut être nécessaire de choisir une pompe avec une puissance supérieure pour compenser les pertes de chaleur plus importantes.
Quel est le prix d’une pompe à chaleur ?
En moyenne, pour une PAC intégrant la production d'eau chaude sanitaire (ECS), les coûts d'achat et d'installation se situent entre 10 000 € et 16 000 € TTC. Sans ECS, le budget à prévoir est légèrement inférieur, oscillant entre 10 000 € et 15 000 € TTC. Le coût d'installation seul peut varier de 2 000 à 6 000 € TTC, dépendant principalement du modèle de PAC à installer, avec des coûts plus élevés pour les systèmes géothermiques nécessitant des travaux de forage. Plus de détails :
Pour une estimation plus précise du prix d'une pompe à chaleur, il est conseillé de prendre en compte la surface à chauffer et de solliciter plusieurs devis pour comparer les offres des installateurs. Il est également essentiel de considérer les aides financières disponibles, qui peuvent réduire considérablement l'investissement initial pour l'installation d'une PAC !
Quelles sont les aides pour l’installation d’une pompe à chaleur ?
En 2024, les aides pour une pompe à chaleur sont diversifiées et généreuses, afin d'encourager les ménages à opter pour ces systèmes respectueux de l'environnement.
MaPrimeRénov' et la prime CEE sont les deux principales subventions disponibles. Elles peuvent couvrir une partie significative des coûts, allant de 3 000 à 14 000 euros selon le type de PAC installée.
Les types de PAC éligibles varient en fonction de leur technologie et de leur efficacité :
PAC air-air : bien que moins subventionnée (uniquement via les CEE pour l'instant), elle est reconnue pour sa capacité à réduire considérablement les factures énergétiques. PAC air-eau : elle se distingue par son efficacité à chauffer l'habitation et à fournir de l'eau chaude sanitaire, avec des aides conditionnées à un coefficient d’efficacité saisonnière (ou Etas) supérieur à 111 %.
PAC eau-eau ou sol-eau : ces systèmes géothermiques offrent des économies jusqu'à 75 % sur la facture de chauffage et bénéficient des aides les plus élevées en raison de leur coût initial plus important et de leur performance énergétique.
Pompe à chaleur solarothermique : couplée à des panneaux solaires, cette technologie bénéficie également de MaPrimeRénov', avec des aides particulièrement avantageuses.
La prime CEE est variable et dépend de nombreux critères, tels que la zone climatique, les économies d'énergie réalisées, l'efficacité énergétique saisonnière et le type de PAC installée. Les montants peuvent varier entre 163 et 483 euros, en moyenne autour de 300 euros, sans oublier qu'elle est cumulable avec MaPrimeRénov'.
Cas particulier : en remplacement d’une chaudière fioul, gaz ou charbon, l’installation d’une PAC air eau ou eau eau peut vous donner droit à des CEE drastiquement plus élevés et à une prime de 2 500 à 5 000 € !
L'éco-prêt à taux zéro et la TVA réduite à 5,5 % sont d'autres dispositifs qui viennent compléter les aides directes, permettant de financer les travaux de rénovation énergétique. Qu’attendez-vous pour les solliciter ?
Le financement d'une pompe à chaleur
Quelle pompe à chaleur choisir en rénovation ?
Pour bien choisir la pompe à chaleur adaptée à ses besoins, il faut réaliser au préalable un bilan thermique du logement. Il consiste à réviser la surface habitable, l’isolation du bâtiment, sa position géographique et le niveau de confort visé. Cette opération est essentielle pour dimensionner la puissance et la technologie de la pompe à chaleur à installer.
Voici un tableau simplifié qui peut vous aider à déterminer la puissance approximative requise pour des logements de différentes tailles. Notez que ces valeurs sont indicatives et que d'autres facteurs tels que l'isolation, le climat ou le coefficient de déperdition thermique du logement peuvent influencer la puissance nécessaire.
Type de pompe à chaleur recommandé :
PAC air air. Idéale pour les petits espaces et souvent utilisée pour le chauffage et la climatisation.
PAC air eau monobloc. Convient aux maisons de taille moyenne, peut être utilisée pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire.
PAC air eau split. Composée d'une unité extérieure et d'une ou plusieurs unités intérieures, elle est adaptée aux maisons plus grandes.
PAC géothermique. Utilisant la chaleur du sol, elle est recommandée pour les grandes maisons et nécessite un investissement initial plus important.
Lorsque vous envisagez l'installation d'une pompe à chaleur, il est essentiel de connaître les différentes marques disponibles et leurs spécificités. Parmi les marques des pompes à chaleur renommées, vous trouverez des options françaises, japonaises et allemandes. Par exemple, Daikin et De Dietrich sont célèbres pour offrir un excellent rapport qualité-prix. Si vous recherchez la plus silencieuse, la pompe à chaleur "AIR HAWK 208" de la marque suisse Ochsner est une excellente option. Pour une efficacité maximale, la pompe à chaleur air-eau Monobloc R410A de Hitachi offre le meilleur coefficient de performance (COP) sur le marché. Chaque marque a ses points forts, vous permettant de choisir celle qui correspond le mieux à vos besoins spécifiques et à vos préférences personnelles.
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Entretenir sa pompe à chaleur pour une meilleure rentabilité
Quelle que soit la pompe à chaleur choisie pour le chauffage du domicile, sa rentabilité sera en partie assurée par son entretien. Un problème de givre ? Une pompe à chaleur qui ne fonctionne plus à température souhaitée ? La solution est peut-être de dégager les quelques débris s’étant accumulés à l’intérieur du système... Ne lésinez jamais sur un entretien régulier ! Pour vous en assurer, le plus simple est de souscrire un contrat d’entretien.
Le contrat d’entretien d’une pompe à chaleur
Le contrat d'entretien d'une pompe à chaleur est un service proposé par des professionnels pour garantir le bon fonctionnement et la longévité de votre équipement. Ce contrat inclut généralement une visite annuelle durant laquelle un technicien qualifié procède à la vérification complète du système, au nettoyage des composants tels que les filtres et le condenseur, et à la vérification des pressions et des températures de fonctionnement pour s'assurer que la pompe à chaleur opère à son niveau d'efficacité optimal.
En outre, le contrat peut aussi comprendre le contrôle du fluide frigorigène, essentiel pour le transfert de chaleur, et la mise à jour des réglages de la pompe pour s'adapter aux conditions saisonnières. Les contrats d'entretien offrent souvent des services additionnels comme la priorité en cas de panne, des tarifs réduits sur les pièces de rechange et la main-d'œuvre, ainsi qu'un rapport détaillé des interventions effectuées.
