Efficacité de la pompe à chaleur en températures négatives

La pompe à chaleur, aussi appelée PAC, a pour avantage principal de fonctionner en utilisant une énergie renouvelable : l'air, l'eau ou le sol. Cela en fait un appareil particulièrement intéressant sur les points économique et écologique. Toutefois, ce mode de fonctionnement fait aussi que les performances de certains modèles de pompes à chaleur sont météo-sensibles, c'est-à-dire qu'elles peuvent considérablement chuter lorsque les températures sont trop basses. La pompe à chaleur est-elle donc adaptée aux températures négatives et quel modèle privilégier ?

La pompe à chaleur fonctionne-t-elle par température négative ?

Contrairement aux idées reçues, la pompe à chaleur fonctionne par température négative, surtout avec un COP supérieur à 1, garantissant une production d’énergie supérieure à sa consommation. Les fabricants de pompes à chaleur garantissent un maintien de la température de sortie d'eau, même à des températures extérieures fortement négatives, généralement jusqu'à – 7 °C. Certains modèles peuvent même fonctionner à des températures extrêmes, soit jusqu'à – 15 °C, voire – 20 °C.

Pour rappel, une pompe à chaleur fonctionne en captant les calories présentes dans l'air, l'eau ou le sol - selon le modèle - et les transforme en chaleur afin de chauffer un logement. Dans des conditions optimales, ce système permet de réaliser des économies importantes sur la facture de chauffage. Lorsque les températures extérieures sont négatives, toutefois, il faut prendre en compte le fait que les performances de l'appareil peuvent en être fortement influencées.

Augmentation de la consommation énergétique d’une pompe à chaleur par températures négatives

Si les fabricants assurent le bon fonctionnement de la pompe à chaleur jusqu'à un certain seuil de températures, c'est sur la performance de l'appareil qu'il faut porter son attention. En effet, lorsque les températures sont trop basses, le COP (coefficient de performance) de la PAC baisse aussi considérablement. Une pompe à chaleur avec un COP de 4 peut se retrouver avec un COP proche de 1 lorsque les températures sont négatives. Cela fait significativement baisser les économies d'énergie réalisables.

Le COP d'une pompe à chaleur est mesuré par le constructeur entre 7°C et 35°C. C'est donc un bon indicateur pour comparer les PAC entre elles, mais il ne permet aucunement de déterminer la performance de l'appareil en hiver. Voilà pourquoi il est aussi nécessaire de considérer le SCOP (COP saisonnier) qui est plus représentatif, car il permet de connaître les performances de la PAC sur toute une saison de chauffe.

Sans oublier que la consommation énergétique de la PAC peut aussi augmenter par températures négatives. Plus il fait froid, plus la PAC consommera de l'énergie. Cela s'explique par différentes raisons :

1. Concernant les pompes à chaleur aérothermiques (pompes à chaleur air-air et pompes à chaleur air-eau), elles captent les calories contenues dans l'air. Lorsque les températures de l'air sont trop basses, le captage des calories devient plus difficile et demande plus d'énergie. Cela se traduit par une hausse de la consommation d'électricité liée au chauffage ;
2. Lorsqu'il y a un écart important entre les températures extérieures et les températures intérieures, cela peut entraîner la formation de givre au niveau des bouches d'évacuation. La pompe à chaleur active alors le système de dégivrage, ce qui va causer une hausse de la consommation énergétique.

Quelle pompe à chaleur en région froide ?

Les pompes à chaleur aérothermiques sont les moins adaptées dans les régions où les hivers sont rigoureux. La pompe à chaleur air-air, notamment, ne pourra pas couvrir l'ensemble des besoins en chauffage du logement en hiver et devra être couplée avec un chauffage d'appoint.

Quant à la PAC air-eau, certains modèles sont conçus pour résister au grand froid, soit les pompes à chaleur air-eau haute température. Ces appareils peuvent aussi être équipés d'un appoint électrique intégré qui est capable de prendre le relais en cas de températures négatives. D'autres sont équipés d'un système d'inversion de cycle pour envoyer de l’eau chaude permettant au groupe extérieur de se dégivrer de lui-même. Alternativement, il existe les pompes à chaleur air-eau hybrides, couplées avec une chaudière condensation capable de prendre automatiquement le relais quand c'est nécessaire.

Concernant les pompes à chaleur eau-eau et les pompes à chaleur géothermiques (sol-sol et eau-sol), elles sont généralement très résistantes aux températures négatives et sont les plus indiquées dans les régions les plus froides. En effet, les températures sous le sol restent plus ou moins stables peu importe les saisons. L'eau des nappes phréatiques, notamment, bénéficie d'une température constante comprise entre 7 et 12 °C tout au long de l'année.

Comment protéger une pompe à chaleur du froid ?

Le bon fonctionnement d'une pompe à chaleur par températures négatives dépend aussi fortement de l'entretien et l'attention portés à l'appareil. Plusieurs précautions et mesures sont préconisées par les fabricants pour prévenir les problèmes techniques durant les périodes de grand froid, dont ci-dessous quelques exemples :

1. Penser à l'emplacement de l'unité extérieure lors de l'installation de la PAC. Il faut notamment le placer sous un abri semi-ouvert si possible ;
2. Utiliser une housse non hermétique pour protéger la pompe à chaleur et éviter la création de condensation ;
3. Déblayer les bouches d'insufflation d'éventuels dépôts de feuilles mortes, neiges, etc. pour s'assurer de la bonne circulation de l'air ;
4. Effectuer quelques manipulations en période d'hivernage, comme :
   • Débrancher le système d'alimentation électrique ;
   • Fermer les vannes de sortie et d'entrée d'eau ;
   • Dévisser les raccords de sortie et d'entrée d'eau ;
   • Faire écouler toute l'eau ;
   • Refermer les raccords
5. Entretenir sa pompe à chaleur régulièrement, sachant qu'un entretien de sa PAC par un professionnel est obligatoire une fois tous les deux ans pour les PAC entre 4 et 70 kW.