Comment choisir sa pompe à chaleur ?

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur

Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur 

Définition d'une PAC

Une pompe à chaleur est un appareil de chauffage qui utilise les calories présentent dans l'air, dans l'eau ou dans la terre pour la transformer en chaleur. Selon le type de puisage et de restitution, les pompes à chaleur diffusent ensuite la chaleur sous forme liquide, par des radiateurs à eau chaude ou un plancher chauffant, ou forme d'air chaud via des ventilo-convecteurs.

Certaines pompes à chaleur, en inversant le trajet des calories, produisent également de l’air froid pour agir comme climatiseur l’été, c'est le cas des pompes à chaleur réversibles. Une pompe à chaleur peut également produire de l’eau chaude sanitaire (ECS), elle est dite alors pompe à chaleur double service.

Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau

PAC aérothermique

Une pompe à chaleur aérothermique est composée d’une unité extérieure dans laquelle un ventilateur va aspirer l’air extérieur pour en puiser les calories grâce à un fluide frigorigène, un évaporateur, un compresseur et un condenseur.

L’air extérieur contient naturellement des calories et ce quelle que soit la saison et la température. L’air aspiré est dirigé vers un évaporateur où à l’intérieur se trouve un fluide frigorigène. La particularité de ce fluide est sa température extrêmement basse à l’état liquide ce qui lui permet, au contact de l’air extérieur chargé en calories, de les récupérer puis de se transformer à l’état gazeux soit de s’évaporer – d’où le nom d’évaporateur. Le gaz obtenu est ensuite dirigé vers un compresseur où il est comprimé dans le but d’élever sa température. Lorsque le gaz est compressé donc réchauffé, il passe ensuite dans un condenseur où il est condensé et où il libère sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage – le fluide frigorigène passe alors et de nouveau de l’état gazeux à l’état liquide. Le fluide frigorigène se refroidit après avoir restitué ses calories et est de nouveau liquéfié. Il retrouve une température encore plus basse après être passé par un détendeur qui abaisse sa pression – le fluide passe alors d’une haute à une basse pression – et retourne à l’évaporateur où il retrouve ses propriétés initiales.

Une pompe à chaleur air-eau fonctionne donc en circuit fermé avec un approvisionnement en air constant. Le fluide frigorigène, élément clé de la PAC, circule de l’évaporateur au compresseur puis du condenseur au détendeur avant de rejoindre l’évaporateur. Une pompe à chaleur air-eau permet de restituer plus de 3 kW de chaleur pour 1 kW d’énergie consommée.

La PAC air-eau peut compter une ou deux unités – une seule installée à l’extérieur et compacte (compresseur + module hydraulique en une unité) ou deux unités, une à l’intérieur (module hydraulique) et une à l’extérieur (le compresseur).

Les émetteurs de chaleur d’une pompe à chaleur air-eau

La chaleur produite par la PAC peut être diffusée par différents éléments de chauffage que l’on appelle émetteurs.

Plancher chauffant

Le plancher chauffant est une installation qui est organisée le plus souvent lors de construction neuve. Un plancher chauffant est discret et apporte une diffusion de chaleur agréable.

Radiateur à haute et basse température

Les radiateurs à haute et basse température sont des radiateurs à eau chaude qui diffusent de la chaleur grâce à de l’eau chauffée à une température supérieure ou inférieure ou égale à 50 °C.

Unité à cassette

Les unités à cassette diffusent la chaleur par l’air qui est chauffé par l’eau de la pompe à chaleur. Les unités à cassette sont encastrées dans le plafond.

Ventilo-convecteur à eau

Les ventilo-convecteurs à eau fonctionnent comme les unités à cassette à la différence qu’ils s’installent comme de classiques  convecteurs électriques au mur.

PAC air-eau : pompes à chaleur air-eau monobloc et bi-bloc

Deux types de pompes à chaleur air-eau se différencient, la PAC monobloc et la PAC bi-bloc.

Pompe à chaleur air-eau monobloc

La pompe à chaleur air-eau monobloc est comme son nom l’indique d’un bloc, le compresseur et le module hydraulique sont situés à l’extérieur au sein du même module. La connexion jusqu’au circuit de chauffage est assurée par une liaison hydraulique.

Pompe à chaleur air-eau bi-bloc

La pompe à chaleur est en deux blocs, le module hydraulique est situé à l’intérieur et le compresseur à l’extérieur. La connexion entre le compresseur et le module hydraulique est assurée par une liaison frigorifique. 

Les PAC bibloc sont davantage performantes mais plus chères à l’installation et à l’achat.

Fonctionnement d'une pompe à chaleur air-air

PAC air-air

Une pompe à chaleur air-air a le même principe de fonctionnement qu’une pompe à chaleur air-eau. La PAC air-air dispose d’une unité extérieure avec ventilateur, évaporateur, compresseuretcondenseur. Le fluide frigorigène suit le même parcours à la différence que la chaleur est restituée sous forme d’air chaud – soit à l’état gazeux – et non transmise à l’eau du circuit de chauffage.

Une pompe à chaleur air-air compte trois éléments :

• l’unité extérieure, appelée aussi module extérieur ou groupe extérieur ;
• le circuit transportant le fluide frigorigène – réseau de tuyaux en cuivre ;
• les différents émetteurs de chaleur.

Le compresseur d’une pompe à chaleur air-air est idéalement un compresseur scroll ou un compresseur rotatif, les compresseurs à piston sont moins résistants et davantage bruyants. De même, une protection antigivre (ventilateur-échangeur) est vivement recommandée pour ne pas observer une baisse de rendement de votre PAC air-air lors des plus basses températures hivernales.

Les diffuseurs de chaleur d’une pompe à chaleur air-air

Une pompe à chaleur air-air diffuse sa chaleur par un système de soufflerie représenté par des ventilo-convecteurs ou par un diffuseur centralisé.

Ventilo-convecteur

Les ventilo-convecteurs s’installent comme des radiateurs classiques et sont de différentes puissances – à adapter au volume de la pièce d’installation. Ils peuvent également être encastrés au plafond comme les unités à cassette.

Diffuseur centralisé

Un diffuseur centralisé distribue la chaleur par un réseau de gaines desservant l’ensemble des pièces de l’habitation qui ont besoin d’être chauffées. Le diffuseur centralisé nécessite des travaux plus importants car les émetteurs représentés par des grilles sont encastrées dans les murs.

Pompe à chaleur Inverter : économie et confort

La technologie Inverter sur les appareils de chauffage comme la pompe à chaleur désigne la régulation de la température.

Lorsque la température de consigne est atteinte, plutôt que de s'éteindre et de constater une baisse de la température dans l'habitation et un redémarrage, la pompe à chaleur régule sa consommation ce qui implicitement signifie qu'elle maintient la température souhaitée en régulant sa production de chaleur.

Les PAC Inverter sont davantage économiques et offrent un meilleur confort thermique.

Pompe à chaleur : basse ou haute température

PAC basse température

La température de sortie se situe entre 35 et 45°C ce qui offre à la PAC un meilleur rendement – l’écart entre la température de l’eau chauffée et la température extérieur est réduit. Les PAC basse température se conjuguent avec des radiateurs à chaleur douce et sont souvent installées dans des constructions neuves. Les PAC à basse température sont bien adaptées au plancher chauffant.

PAC haute température

La température de sortie est d’environ 65°C ce qui constitue à la PAC haute température une prédisposition aux installations dans le cadre de rénovation afin de conserver les radiateurs à haute température existant.

PAC mixte

Les pompes à chaleur mixtes fonctionnent avec des ventilo-convecteurs à eau et un plancher chauffant ce qui confère à l’installation davantage de confort et une meilleure diffusion de la chaleur.

Calculer la puissance d'une pompe à chaleur

Pour estimer la puissance de sa pompe à chaleur, plusieurs éléments sont nécessaires :

• le volume de l’habitation exprimé en m3 ;
• la différence entre la température souhaitée et la température de référence *
• 1.6 = habitation très mal isolée ;
• 1.3 = habitation mal isolée ;
• 1.1 = habitation bien isolée ;
• 0.9 = habitation isolée RT 2000 ;
• 0.75 = habitation isolée RT 2005 ;
• 0.6 = habitation isolée RT 2012.
• le coefficient de construction (C) :

Température de référence sur la France 

• Grand ouest : - 9°C - Aquitaine, Poitou Charente et Bretagne.
• Centre et quart nord-est :- 6°C - Centre, Normandie, Ile de France, Nord, Picardie, Alsace, Lorraine, Champagne Ardenne, Bourgogne et Franche-Comté, Auvergne, Rhône-Alpes.
• Sud-est : - 3°C - PACA, Languedoc Roussillon et Corse.

Formule pour calculer la puissance de sa pompe à chaleur 

Puissance = Volume x Coefficient de construction x différence de température

Exemple pour une maison de 250 m3 dans les Landes normée RT2012 avec une température souhaitée de 21°C :    250 x 0.6 x ((21- (-9)) = 4.5 kW

La puissance conseillée de la pompe à chaleur est de 4.5 kW.

Le Coefficient de performance COP

Coefficient de Performance

Le Coefficient de Performance est l’indicateur attribué aux pompes à chaleur pour comparer leur rendement. Le COP est le rapport entre l’énergie consommée et l’énergie restituée soit la chaleur.

Un COP de 3 kW signifie que la PAC restitue 3 kW pour 1 kW consommé. Plus le COP est élevé, meilleur est le rendement de la PAC et plus elle est économique.

Le Coefficient de Performance est pour les PAC ce qu’est le rendement pour les appareils de chauffage type chaudière, un élément clé pour l’attribution d’aide type crédit d’impôt – CITE, Crédit d’Impôt pour la Transition Energétique.

11 questions/réponses pour tout savoir sur les pompes à chaleur

1. Quelle est la différence entre une PAC air-eau et une PAC air-air

La PAC air-eau diffuse sa chaleur à de l’eau puis à des radiateurs et la PAC air-air diffuse sa chaleur par de l’air chaud. La PAC air-eau s’installe avec une installation existante alors que la PAC air-air nécessite des ventilo-convecteurs ou un diffuseur centralisé.

2. Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur géothermique 

Une pompe à chaleur géothermique extrait les calories présentes dans le sol par l’intermédiaire de capteurs souterrains. Le fonctionnement de la PAC est ensuite similaire aux modèle air-air ou air-eau.

3. Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur réversible 

Une pompe à chaleur réversible est une pompe à chaleur air-air qui produit de l’air frais l’été tel un climatiseur. Son efficacité se mesure avec le Coefficient d’Efficacité Energétique (EER) ; plus il est haut, plus la PAC rafraichit – EER conseillé supérieur à 3. La climatisation est toutefois peu économique.

4. Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur thermodynamique 

Une pompe à chaleur thermodynamique est une pompe à chaleur qui produit de la chaleur en comprimant des vapeurs. Il s’agit de la pompe à chaleur commune que nous venons de décrire.

5. Quelle orientation choisir pour l'installation de sa pompe à chaleur

Les pompes à chaleur extraient les calories présentes dans l’air et pour cette raison, il est préférable de les installer plein sud de manière à ce qu’elles soient exposées le plus possible au soleil. Les conditions étant toujours plus défavorables au nord, si vous avez le choix, préférez le soleil !

6. Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur aérothermique 

Une pompe à chaleur aérothermique est une pompe à chaleur qui puise les calories présentes dans l’air. Les PAC air-air et les PAC air-eau sont des pompes à chaleur aérothermiques.

7. Qui peut installer une pompe à chaleur

Un installateur PAC et/ou un chauffagiste dispose des compétences nécessaires pour l'installation de votre pompe à chaleur. L'un et l'autre doivent avoir la certification QualiPAC et une assurance décennale avec la mention « pompe à chaleur ».

8. Est-ce que les pompes à chaleur sont bruyantes 

Oui, les pompes à chaleur peuvent être bruyantes et pour cette raison, il est préférable de vérifier leur niveau sonore et s’il est haut de ne pas les installer sous la fenêtre de chambre ou face à celle des voisins.

9. Est-ce que les pompes à chaleur nécessitent un chauffage d’appoint 

Oui et non, les pompes à chaleur peuvent avoir besoin d’un chauffage d’appoint pour palier toute insuffisance en cas de grand froid dans les régions les plus froides et/ou si la PAC est sous-dimensionnée – diminution du rendement de la pompe. Les PAC air-air et PAC air-eau sont concernées.

10. Pourquoi choisir une pompe à chaleur 

Choisir d’installer une pompe à chaleur c’est améliorer son confort thermique et réduire la consommation énergétique de son chauffage principal. C’est aussi réduire son impact écologique.

11. Est-ce que je peux bénéficier du crédit d'impôt pour l'installation d'une pompe à chaleur 

Sous certaines conditions oui, le mieux pour être au fait de toute la législation du CITE, Crédit d'Impôt Transition Energétique, est de consulter le site officiel du gouvernement.

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