Comment fonctionne une pompe a chaleur ?
Le dispositif capte l'energie calorifique de l'air, de la nappe phreatique et du sol pour chauffer les logements, l'eau chaude et les systemes de chauffage central.
- Economies significatives sur la facture de chauffage et de climatisation ;
- Protection de l'environnement par la reduction des emissions de gaz a effet de serre ;
- Limitation de l'epuisement des ressources naturelles (bois, fioul, gaz).
Le mecanisme de fonctionnement
Une pompe a chaleur capte la chaleur et la transfere d'un environnement a un autre via un fluide appele fluide caloporteur ou frigorigene. Lorsque la temperature augmente, le fluide s'evapore et passe a l'etat gazeux, avec une temperature qui s'eleve proportionnellement a l'augmentation de la pression.
Le gaz chauffe est envoye vers un condenseur ou un systeme de chauffage ou il libere sa chaleur par :
- Contact direct avec les emetteurs de chaleur (air ambiant) ;
- Contact avec les reseaux d'eau pour la distribution de la chaleur.
Le gaz refroidi retourne a l'evaporateur, demarrant un nouveau cycle.
Quels sont les differents modeles de pompe a chaleur ?
Les pompes a chaleur varient en fonction de la nature de la source de chaleur et de l'emetteur de chaleur principal. On distingue trois grandes familles :
- Pompe a chaleur hydrothermique (eau) ;
- Pompe a chaleur geothermique (sol) ;
- Pompe a chaleur aerothermique (air).
La pompe hydrothermique (eau)
Les pompes a chaleur hydrothermiques utilisent l'energie calorifique des sources d'eau pour chauffer les logements. L'eau provenant de sources naturelles (nappes phreatiques, lacs, rivieres) a proximite de la propriete est pompee et rejoint l'evaporateur.
Apres le cycle de chauffage, la chaleur est transferee a l'eau du systeme de chauffage central domestique. L'eau refroidie est rejetee dans la nappe phreatique via une pompe d'evacuation. L'eau ne rentre jamais en contact avec l'air (empechant l'oxydation), maintenant l'etancheite du systeme tout au long du cycle.
Rendement : l'efficacite est elevee grace a la temperature constante de l'eau. Cependant, le cout de l'appareil est eleve en raison des frais de forage.
| Avantages | Inconvenients |
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La pompe a chaleur geothermique
Les pompes a chaleur geothermiques utilisent la chaleur du sol provenant du rayonnement solaire ou du magma souterrain. La chaleur est captee via des reseaux de canaux souterrains pour chauffer l'eau dans les installations de chauffage principales.
Positionnement horizontal
Le reseau de tuyauterie est enterre horizontalement a 1,5 m de profondeur. A cette profondeur, le sol est protege du gel et du froid tout en maintenant une temperature stable. En hiver, les temperatures sont plus basses ; les tuyaux n'etant pas enfouis en profondeur, l'efficacite n'est pas aussi elevee qu'en ete.
Positionnement vertical
En fonction de la composition du sol et de la puissance souhaitee, des forages de 25 a 150 m peuvent etre necessaires. Les fluctuations de temperature exterieure n'affectent pas la temperature geothermique au-dela de 50 m, de sorte que l'efficacite reste elevee et stable toute l'annee.
Rendement : l'efficacite est proportionnelle a la temperature geothermique du sol environnant. Le rendement d'un sol argileux est le double de celui d'un sol sableux. Il faut tenir compte de la composition du sol et de la profondeur d'enfouissement des tuyaux.
| Avantages | Inconvenients |
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La pompe aerothermique (air)
Les pompes a chaleur aerothermiques extraient l'energie thermique de l'air exterieur pour chauffer l'eau du systeme de chauffage central (plancher chauffant ou radiateurs basse/haute temperature) ou la reinjecter directement via des ventilo-convecteurs.
On distingue deux modeles de pompes a chaleur aerothermiques selon leur composition :
- Modele monobloc : installation rapide et simple ;
- Modele bibloc (ou split) : unite interieure et exterieure separees.
Les deux modeles sont disponibles en version haute ou basse temperature :
- Haute temperature : chauffe l'eau du systeme a 55 °C ;
- Basse temperature : economies plus importantes sur le long terme ; reversible pour rafraichir en ete.
Lorsqu'elle est couplee a une chaudiere, la pompe a chaleur aerothermique est appelee PAC air-eau, pompe a chaleur hybride ou pompe a chaleur air-eau haute/basse temperature.
| Avantages | Inconvenients |
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Comment choisir la pompe a chaleur la plus adaptee ?
Une pompe a chaleur permet de reduire jusqu'a 75 % la facture de chauffage, ce qui represente des economies considerables, notamment au vu de l'evolution du prix de l'energie en France.
Il convient de considerer trois criteres principaux pour choisir le modele le plus adapte :
Le type de pompe a chaleur
- Pompes a chaleur aerothermiques : les moins cheres du marche. Elles extraient la chaleur de l'air exterieur et la diffusent via l'eau des radiateurs ou l'air chauffe. Mieux adaptees aux zones au climat doux ;
- Pompes a chaleur geothermiques : elles extraient la chaleur du sol. L'installation necessite une surface de terrain importante non cultivable. Plus couteuses en raison du reseau de tuyauterie necessitant forage et terrassement dans la plupart des cas ;
- Pompes a chaleur hydrothermiques : adaptees aux logements disposant de reserves d'eau importantes. L'installation necessite une autorisation. Tres performantes, compatibles uniquement avec les radiateurs basse temperature ou le plancher chauffant.
La puissance et les dimensions
Le choix des bonnes dimensions est essentiel pour optimiser la performance de la pompe a chaleur.
A l'inverse, un modele sous-dimensionne ne repondra pas aux besoins de chauffage du logement. Un chauffage electrique d'appoint deviendra necessaire, generant des depenses supplementaires. Lors des periodes froides, les PAC sous-dimensionnees fonctionnent plus longtemps, ce qui affecte negativement leur longevite.
La performance
Le COP (coefficient de performance) est le rapport entre l'energie restituee sous forme de chaleur et l'energie necessaire a la production de cette chaleur. Ce critere permet d'evaluer la performance d'une pompe a chaleur.
Le COPA correspond au COP sur une saison de chauffage entiere. Il permet d'affiner l'evaluation annuelle de l'efficacite de la pompe a chaleur.
La performance d'une PAC depend de nombreux facteurs, notamment la temperature de la source de chaleur. La nappe phreatique, l'air exterieur ou le sol ou la pompe extrait l'energie thermique doit avoir une temperature elevee.
Les systemes geothermiques presentent la meilleure efficacite ; la temperature en profondeur reste elevee independamment des conditions en surface. L'eau a environ 50 m de profondeur est toujours entre 10 et 14 °C.
Dans tous les cas, le changement de mode de chauffage a l'impact le plus significatif sur la consommation d'energie.
Quel est le prix d'une pompe a chaleur ?
Le prix d'une pompe a chaleur varie selon le modele choisi :
| Modele | Prix moyen (materiel et pose) |
|---|---|
| Pompe a chaleur aerothermique | de 6 000 a 10 000 € |
| Pompe a chaleur hydraulique | de 8 000 a 12 000 € |
| Pompe a chaleur geothermique | de 15 000 a 25 000 € |
* Prix estime pour un logement a chauffer d'une surface de 120 m² environ.
Il faut egalement integrer dans le prix d'acquisition :
- La mise en service de la pompe a chaleur ;
- L'entretien de la PAC tous les deux ans (sous forme de contrat ou non).
Comment faire des economies avec une pompe a chaleur ?
Les aides financieres pour l'installation d'une pompe a chaleur
Le cout d'acquisition d'une pompe a chaleur represente un veritable investissement. Pour y remedier et encourager les Francais a installer ce type d'equipement, l'Etat a mis en place de nombreuses aides a l'installation.
| Aide | Montant* | Ou la demander ? |
|---|---|---|
| Ma Prime Renov' (ANAH) | Jusqu'a 4 000 € | Site de Ma Prime Renov' |
| Prime a la conversion des chaudieres | Jusqu'a 4 500 € | Site de la Prime a la conversion |
| Eco-Pret a Taux Zero | Jusqu'a 30 000 € (0 interet) | Directement aupres des banques |
| TVA reduite | TVA reduite a 5,5 % | Appliquee par l'entreprise d'installation |
* Selon les ressources. Mon Accompagnateur Renov' obligatoire pour percevoir l'aide au-dela d'un certain montant de travaux.
Choisir un contrat d'energie aux meilleurs tarifs
Pour faire des economies sur le long terme, il est recommande de choisir une offre d'electricite adaptee a la consommation significative d'une pompe a chaleur. Pour comparer les meilleures offres, consultez notre classement des fournisseurs les moins chers ou notre comparateur d'electricite.
Questions frequentes sur la pompe a chaleur
