Pompe à chaleur : prix, fonctionnement, modèles

La pompe à chaleur (PAC) est un dispositif de chauffage qui fonctionne aux énergies renouvelables tirées du milieu extérieur de l’habitation (air, eau et sol). Pouvant transmettre la chaleur et le froid, ce système est idéal pour limiter l’émission de gaz à effet de serre, réduire la facture de chauffage, et diminuer la consommation de la climatisation. D'autant plus que l’État offre de nombreuses subventions incitant à opter pour ce dispositif de chauffage thermodynamique.


Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Quels sont les avantages d’une pompe à chaleur ? Son installation permet de réaliser d’importantes économies sur la facture de chauffage et de climatisation. Cette PAC permet aussi de préserver la nature en réduisant la quantité de gaz à effet de serre émis et en limitant l’épuisement des sources naturelles d’énergie telles que le bois, le fioul, le gaz.

Ce dispositif utilise l’énergie calorifique contenue dans l’air, la nappe phréatique et le sol pour réchauffer une maison, l’eau sanitaire ou l’eau du système de chauffage central.

Fonctionnement Pompe à chaleur

Cette pompe thermodynamique capte la chaleur et la transfère d’un milieu donné vers un autre. Ce transfert se fait par le biais d’un fluide caloporteur aussi appelé frigorigène. Sous l’augmentation de la température, le fluide caloporteur s’évapore pour se retrouver à l’état gazeux. La température de ce gaz s’élève proportionnellement à l’augmentation de la pression.

Ce n’est qu’à ce stade que le gaz chaud va être envoyé vers le condenseur ou le système de chauffage du logement. Le gaz va y perdre une partie de sa chaleur soit :

  • en entrant directement en contact avec l’émetteur principal de la chaleur tel que l’air ambiant dans les pièces à chauffer ;
  • en entrant en contact avec un réseau (tel que celui d’eau de l’habitation à réchauffer) assurant la transmission de cette énergie calorifique à l’émetteur final.

Ce gaz refroidit ensuite et revient vers l’évaporateur pour démarrer un nouveau cycle.

Le fonctionnement d’une PAC nécessite-il de l’énergie ? La pompe à chaleur fonctionne grâce à l'électricité. Pour réduire les factures EDF liées à l'utilisation de la pompe à chaleur, contactez gratuitement un conseiller Selectra au :
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Quels sont les différents modèles de pompe à chaleur ?

Les pompes à chaleur dépendent de la nature de la source de chaleur et de l’émetteur principal d’énergie calorifique :

  1. La pompe à chaleur hydrothermique (eau)
  2. La pompe à chaleur géothermique (sol)
  3. La pompe aérothermique (air)

La pompe hydrothermique (eau)

Fonctionnement

pompe à chaleur hydrothermique

La pompe à chaleur hydrothermique ou hydraulique utilise l’énergie calorifique contenue dans les sources d'eau pour réchauffer une habitation. L’eau de toute étendue naturelle telle qu’une nappe phréatique, un lac, ou une rivière à proximité de l'habitation peut ainsi être pompée.

L'eau rejoint ensuite l’évaporateur puis après un cycle de chauffage, transmet son énergie à l’eau du système de chauffage domestique en place. Ainsi refroidie, l’eau est enfin rejetée dans la nappe phréatique par le biais d'une pompe d’évacuation.

Durant tout ce cycle, l’eau n’est jamais en contact avec l’air pour éviter l’oxydation. Le système de chauffage avec pour principal cœur la PAC est donc complètement étanche.

Quel est le rendement d'une pompe à chaleur hydraulique ?Le rendement de la pompe à chaleur hydraulique est très élevé grâce à la constance de la température de ces eaux. En revanche, le prix d'un tel appareil est élevé à cause notamment du coût du forage nécessaire pour son installation.

Avantages et incovénients

Voici les principaux avantages et inconvénients de ce modèle de pompe à chaleur :

Avantages et inconvénients pompe à chaleur hydrothermique
✔️ Avantages ❌ Inconvénients
  • Modèle peu encombrant ;
  • L’eau aspirée par la pompe peut avoir d’autres utilisations comme pour la chasse d’eau, l’arrosage du jardin ;
  • Permet également d'abaisser la température à l’intérieur d’une maison durant la période estivale (la température de la nappe phréatique y étant nettement inférieure).
  • Coût élevé du fait de la nécessité d'effectuer des travaux de forage. Investissement toutefois amorti sur le long terme ;
  • Pompage de la nappe phréatique soumis à autorisation et à une taxe de nappe phréatique (sauf dans le cas où l’eau pompée est rejetée sans aucun lourd traitement chimique) ;
  • Seulement compatible avec un plancher chauffant / radiateurs basse température.

La pompe à chaleur géothermique

Fonctionnement

La pompe à chaleur géothermique utilise la chaleur du sol comme source d'énergie : celle-ci provient soit du soleil soit du magma souterrain. Cette chaleur géothermique est collectée par tout un réseau de canaux souterrains pour réchauffer l’eau présente dans l’installation de chauffage principal d’une maison.

Ces collecteurs peuvent être placés soit horizontalement, soit verticalement par rapport au sol. Leur positionnement est choisi suivant l’étendue disponible et la composition du sol.

Différence entre positionnement horizontal et vertical - pompe géothermique
↔️ Positionnement horizontal ↕️ Positionnement vertical
Le réseau de canalisation est enterré horizontalement par rapport au sol à une profondeur d’1,5 m. À cette profondeur, le sol est bien protégé du gel, du froid et garde ainsi toute sa température. Durant la période hivernale, la température géothermique est assez basse : les tuyaux n'étant pas enfoncés en profondeur, le rendement n’est donc pas aussi élevé qu’en période estivale. Selon la composition du sol et la puissance souhaitée pour le système de chauffage à installer, des forages allant entre 25 et 150m peuvent être requis. Les fluctuations de la température extérieure n’ont aucune influence sur celle géothermique à partir de ces 50m : le rendement est donc élevé et stable sur toute l’année.

Quel est le rendement d'une pompe à chaleur géothermique ?Le rendement de ce type d'appareil est proportionnel à la température géothermique du sol environnant l'habitation.

Avantages et incovénients

Le tableau ci-dessous énumère les principaux avantages et inconvénients de ce modèle de pompe à chaleur :

Avantages et inconvénients pompe à chaleur géothermique
✔️ Avantages ❌ Inconvénients
  • Permet de chauffer un logement en autonomie sans chauffage d'appoint ;
  • Le réseau de canalisation constitue un système fermé, d’où une économie de liquide de refroidissement par sa réutilisation : le système peut être commuté en dispositif de refroidissement naturel.
  • Nécessité de travaux de terrassement : ceux-ci sont plus légers pour un positionnement horizontal que pour une mise en place verticale ;
  • Superficie requise assez importante : cette zone ne se prête pas à la plantation.

De quoi dépend le rendement de la pompe à chaleur géothermique ? Le rendement dépend de l’énergie géothermique disponible dans le sol. Il convient dans ce cas de prendre en compte la composition du sol, mais aussi la profondeur à laquelle les tuyaux ont été disposés. Le rendement d’un sol argileux est le double de celui d’un sol sableux.

La pompe aérothermique

Fonctionnement

Ce type de pompe à chaleur tire l’énergie thermique de l’air extérieur pour réchauffer l’eau circulant dans le système de chauffage central de l’habitation (plancher chauffant ou radiateur basse ou haute température) ou bien le réinjecte directement via des ventilo-convecteurs.

Deux modèles de pompes à chaleur aérothermiques se différencient selon leur composition : le modèle monobloc (installation rapide et simple) et le modèle bibloc ou split.

Chacun de ces deux modèles peut être à haute ou basse température :

  • haute température : permet de chauffer jusqu’à 55°C l’eau du système de chauffage central ;
  • basse température : permet quant à lui de réaliser une économie plus conséquente sur la durée. Réversible, il peut aussi réduire la température ambiante dans une habitation lors de la période chaude.

Qu'est ce qu'une pompe à chaleur hybride ? Lorsqu’elle est couplée avec une chaudière basse température, ce type de pompe à chaleur est appelé PAC hybride.

Avantages et incovénients d’une pompe à chaleur aérothermique

Voici un récapitulatif des avantages et inconvénients de ce modèle de pompe à chaleur :

Avantages et inconvénients pompe à chaleur aérothermique
✔️ Avantages ❌ Inconvénients
  • N’occasionne aucune mauvaise odeur ni tout autre polluant ;
  • Facile et rapide à installer : ne nécessite aucun travail de forage ni de terrassement ;
  • Réversible : possibilité de diffuser de l'air frais à l'intérieur du logement à la manière d'une climatisation.
  • Rentabilité peu élevée (coefficient de performance 3) dans les régions très froides. Son efficacité est donc plus conséquente durant la période chaude ou dans les zones bénéficiant d'un climat tempéré ;
  • Nuisances sonores possibles pour certains modèles.

Peut-on utiliser une pompe à chaleur aérothermique pour chauffer l'eau d'une piscine ? La pompe à chaleur aérothermique peut aussi réchauffer l’eau d’une piscine. En effet, elle permet en moyenne de faire gagner quotidiennement dans les 2°C à l’eau d'une piscine..

Comment choisir la pompe à chaleur la plus adaptée ?

Le PAC permet de réduire jusqu'à -75% la facture de chauffage d’une habitation et donc de faire des économies de chauffage considérables. Il faut ainsi tenir compte des critères suivants afin d'opter pour la pompe à chaleur la plus adaptée à ses besoins :

  1. Le type de pompe à chaleur
  2. La puissance et les dimensions
  3. La performance

Le type de pompe à chaleur

Trois familles de pompes à chaleur sont accessibles sur le marché :

  1. Les pompes à chaleur aérothermiques sont les moins coûteuses du marché. Elles puisent la chaleur dans l’air extérieur et la diffuse par le biais de l’eau d’un radiateur ou par de l’air chauffé. Ces modèles sont plus adaptés aux habitations situées dans les zones à climat doux ;
  2. Les pompes à chaleur géothermiques tirent la chaleur dans le sol. Leur installation requiert une superficie assez étendue de sol à laisser à l’abandon, car il ne peut recevoir de culture. Elles sont plus chères à installer, car leur réseau de tuyauterie nécessite dans la plupart des cas, des travaux de forage et de terrassement ;
  3. Les pompes à chaleur hydrothermiques sont conseillées à toutes les habitations ayant une importante réserve d’eau à leur disposition. Leur installation nécessite une autorisation. Très performantes, elles ne peuvent toutefois être couplées qu’avec des radiateurs basse température ou un plancher chauffant.

La puissance et les dimensions

Choisir les bonnes dimensions est essentiel pour optimiser les performances d’une pompe à chaleur. Si cette dernière est surdimensionnée, elle sera plus chère à l’acquisition, car le prix de ce dispositif augmente avec sa puissance.

De plus, si la puissance est trop élevée, l’énergie utilisée est aussi conséquente et les cycles de fonctionnement plus rapides. Ces redémarrages et ces cycles de fonctionnement court peuvent user prématurément le compresseur.

Quant à un sous-dimensionnement, il ne répondra pas aux besoins de chauffage des occupants de la maison. Le recours à un appoint électrique sera alors indispensable, occasionnant d’autres frais. Durant la période froide, une PAC sous dimensionnée doit tourner plus longtemps, ce qui se répercute négativement sur sa longévité.

La performance

Le COP ou coefficient de performance est le rapport entre l’énergie restituée sous la forme de chaleur et l’énergie requise pour la production de la chaleur. Ce critère permet d’étudier la performance d'une pompe à chaleur.

Pour illustrer cela, un COP de 5 signifie que la pompe à chaleur peut produire cinq kilowattheures d’énergie en n’utilisant qu’un kilowattheure.

Le COPA est l’équivalent du COP sur toute une saison de chauffe. Il permet d’affiner l’évaluation de l’efficacité d’une pompe à chaleur de façon annuelle.

Les conditions d’efficacité d’une pompe à chaleur La performance d’une PAC dépend de nombreux facteurs dont la température de la source de chaleur. La nappe phréatique, l’air extérieur ou le sol dans lequel cette pompe puise l’énergie thermique qu’elle diffuse, doit avoir une température élevée. Les systèmes géothermiques s’affichent comme étant les plus efficaces. En effet, la température à de fortes profondeurs, reste élevée quel que soit le temps qu’il fait en surface. La température de l’eau située à environ 50 m sous le sol, s’affiche toujours dans les 10 à 14°C.

Quel est le prix d'une pompe à chaleur ?

Les prix des pompes à chaleur varient en fonction du modèle choisi :

Prix pompe à chaleur*
Modèle Prix moyen (matériel et pose)
Pompe à chaleur
aérothermique
de 6 000 à 10 000€
Pompe à chaleur
hydraulique
de 8 000 à 12 000€
Pompe à chaleur
géothermique
de 15 000 à 25 000€

*prix estimé pour un logement à chauffer d'une surface de 120m² environ

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Comment faire des économies avec une pompe à chaleur ?

Les aides financières pour l'installation d'une pompe à chaleur

Le coût d’une pompe à chaleur représente un véritable investissement dès même son acquisition. Pour pallier à cela et encourager les français à s'équiper de ce type d'appareil, l’État a décidé de mettre en place de nombreux dispositifs financiers pour l’achat et la pose par des professionnels certifiés.

Les aides financières pour l'installation d'une pompe à chaleur
Aide Montant* Où la demander ?
Ma Prime Rénov (ANAH) Jusqu'à 4 000€ Site de Ma Prime Renov
Prime à la conversion des chaudières Jusqu'à 4 500€ Site de Prime à la conversion des chaudières
Eco-Prêt à Taux Zéro Jusqu'à 30 000€
(0 intérêt)
Directement auprès des banques
TVA réduite TVA réduite à 5,5% Appliquée par l'entreprise ayant effectué l'installation

*selon les ressources

Choisir un contrat d'énergie aux meilleurs tarifs

Associée à une offre d'énergie à prix compétitifs, la pompe à chaleur permet de réaliser d'importantes économies sur le long terme.

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