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Comment fonctionne une pompe à chaleur et comment l'installer ?
Lecture : 
6
 min

Comment fonctionne une pompe à chaleur et comment l'installer ?

Ecrit par 
Samy
.
Mis à jour le 
14/12/2023
Articles annexes

A partir de janvier 2024, les aides à la rénovation énergétique se veulent plus encourageantes avec l’arrivée de Mon Accompagnateur Rénov et une révision pour MaPrimeRénov dont le budget alloué est désormais de 1,6 Milliards d’€.

Le montant des aides éligibles ne dépendant plus du taux d’économie d’énergie réalisés après travaux mais bien des sauts de classes effectués. Si une hausse significative des installations de Pompe à Chaleur est observée depuis quelques années maintenant, on peut s’attendre à ce que la tendance se poursuive davantage grâce à ce nouveau dispositif. 

Chez Ithaque, nous restons convaincus de la performance des PAC et cette nouvelle va dans le bon sens. Cependant, nombre de ces installations sont faites sans études thermiques préalables pouvant entraîner des travaux non concluants et des pertes financières et énergétiques significatives. 

Est-ce qu’une PAC est la meilleure solution de chauffage ? Quel type de PAC est le plus adapté à votre logement ? Quels travaux seront les plus pertinents pour garantir son bon fonctionnement ? Pourquoi l’audit énergétique est le seul moyen d’en être sûr ? On vous dit tout dans cet article !  

Les différents types de PAC et leur fonctionnement :

Il existe plusieurs types de Pompe à chaleur pouvant puiser les calories dans différents milieux : 

Le fonctionnement de la PAC à aérothermie ( Air - Air )

Une pompe à chaleur à aérothermie est un système de chauffage et de refroidissement qui utilise l'énergie présente dans l'air extérieur pour chauffer ou refroidir un espace intérieur. Voici un bref aperçu de son fonctionnement :

  1. Captation de chaleur dans l'air extérieur : La pompe à chaleur extrait la chaleur de l'air extérieur, même par temps froid. Même lorsque la température extérieure est basse, il y a toujours de la chaleur présente dans l'air.
  2. Compression du fluide frigorigène : La chaleur extraite de l'air extérieur est absorbée par un fluide frigorigène contenu dans l'unité extérieure de la pompe à chaleur. Ce fluide a la particularité de changer d'état à des températures relativement basses.
  3. Élévation de la température du fluide : Le compresseur de la pompe à chaleur augmente la pression du fluide frigorigène, ce qui élève sa température. Cela transforme le fluide en un gaz chaud.
  4. Transfert de chaleur à l'intérieur : Le gaz chaud circule ensuite à travers un serpentin situé dans l'unité intérieure de la pompe à chaleur. Ce serpentin libère la chaleur à l'intérieur de la maison, chauffant ainsi l'air ou l'eau qui circule dans le système de chauffage.
  5. Distribution de la chaleur : La chaleur est ensuite distribuée dans les pièces de la maison, que ce soit par le biais de radiateurs, de planchers chauffants ou d'un système de ventilation.

En été, le processus peut être inversé pour fournir de la climatisation. La pompe à chaleur à aérothermie peut extraire la chaleur de l'intérieur de la maison et la rejeter à l'extérieur.

Attention toutefois, seuls les modèles Air/Eau peuvent être couplé à un ballon et ainsi assurer le chauffage de votre système d’Eau Chaude Sanitaire (ECS).

Le fonctionnement de la PAC à aquathermie ou hydrothermie (Eau - Eau)

La Pompe à Chaleur à aquathermie ou hydrothermie profite de l’eau stagnante à température constante dans les nappes phréatiques pour alimenter votre maison.

  1. Des capteurs horizontaux ou verticaux sont disposés pour puiser les calories
  2. Les calories sont exploitées par le fluide frigorigène de la pompe et transformées en chaleur
  3. La chaleur est distribuée via le réseau de chauffage.

 L’installation d’une PAC Eau Eau requiert quelques précautions supplémentaires  

  • Etude de terrain pour déterminer la proximité ou non d’une nappe phréatique exploitable.
  • Des travaux lourds et conséquents qui peuvent s’étaler dans la durée 
  • Des coûts plus élevé (entre 25 000 et 30 000 € en moyenne)
  • Bénéficier d’une autorisation des collectivités locales relatives à l’exploitation des sols 

Si le coût initial est important, les économies réalisées sont bien à la hauteur avec un coût après travaux de 5 à 15€/m2. On le recommandera particulièrement dans le cas de maison avec une grande surface habitable mais aussi en extérieur.

Le fonctionnement de la PAC géothermique (Air-Sol) 

Ce dispositif capte les calories du sol depuis un gisement  pour réchauffer directement l’air ambiant intérieur de votre maison. En plus de cela, il peut être couplé au système d’eau chaude sanitaire mais aussi servir de climatisation durant les mois d’été.

La Pompe à chaleur à géothermie présente par ailleurs une efficacité de l’ordre de 70% en comparaison avec un système traditionnel si toutes les conditions évoquées dans cet article sont réunies.

De plus, ce modèle fonctionne efficacement même dans des conditions de froid intense, offrant suffisamment de chaleur pour l'ensemble de la maison sans nécessiter un équipement supplémentaire.

Pour capter les calories dans le sol, différents types de capteurs extérieurs peuvent être préconisés(voir schéma ci-dessous)  : 

  • Les capteurs horizontaux 
  • Les capteurs verticaux 
  • Installation sur nappe 

Les grands principes lors de l’installation d’une pompe à chaleur 

Pour une installation réussie et la garantie d’avoir une Pompe à Chaleur fonctionnelle qui couvre nos besoins et réellement économe, il faut suivre 3 étapes que l’on qualifie de règles d’or :

Réaliser un audit énergétique 

Lors de l’audit, un ingénieur thermicien sera chargé de la réalisation de l’état des lieux de votre bien, identifier les pathologies, mesures des zones déperditives, vérification des installations en place et s’assurera de bien comprendre votre projet pour être en accord sur les objectifs à atteindre lors de la présentation des scénarios de travaux.

Cette expertise est capitale si l’on veut s’assurer de véritable gains énergétiques mais aussi économiques puisque indispensable à l’obtention des aides. C’est à l’aide du calcul des déperditions, que votre expert sera à même de vous proposer un dimensionnement de  PAC qui saura répondre à vos besoins.

⚠️ Important

Ajouté aux coûts d’installation, il faut compter une étude de faisabilité préalable pour déterminer le potentiel géothermique de votre terrain. Le coût total de l’installation + étude grimpe autour des 50 000€. On privilégiera ce type de PAC dans le cas de grandes surfaces extérieures.

Ingénieur thermicien lors d'un audit énergétique
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Demander un dimensionnement de sa PAC qui prend en compte les travaux préconisés

La performance d’une PAC est souvent évaluée en fonction de son Coefficient de Performance (COP). Ce dernier dépend de la différence entre notre température de départ du système et de la température à l’extérieur.

Cette relation entre les deux varie de manière hyperbolique que l’on représente comme suit :

Une image contenant texte, ligne, capture d’écran, TracéDescription générée automatiquement
Source : Teploenergies

Ce schéma traduit le phénomène suivant : Le COP de la PAC est plus élevé pour une température de départ minimale. Autrement dit, plus les besoins en chauffage sont faibles, plus le rendement de la PAC augmente. 

Le dimensionnement de votre PAC dépendra donc directement de la performance de votre habitation en termes d’isolation. 

Il existe deux scénarios possibles que vous pourriez rencontrer si vous ne procédez pas à un audit énergétique avant l'installation :

  • Sur-dimensionnement : La puissance de votre PAC est trop élevée par rapport à vos besoins réels en chauffage. Ainsi, vous consommerez davantage d’électricité que vous n’en avez réellement besoin, ce qui a des répercussions directes sur votre facture…. On s’éloigne donc de l’objectif initial qui était de réaliser des économies.
  • Sous-dimensionnement : Cas le plus courant si on procède aux mauvais travaux d’isolation : les déperditions continuent à représenter une quantité de chaleur perdue non négligeable et notre PAC ne suffit pas à couvrir les besoins car trop peu puissante. Pour pallier aux besoins, la PAC doit tourner à plein régime qui, sur le long terme, entraîne son usure.

Une fois le dimensionnement réalisé, vous savez quelle capacité doit avoir votre ballon et la puissance électrique associée (à noter que ces valeurs sont données à titre d’indice de référence et peuvent varier selon le fabricant). 

⚠️ Ces préconisations dépendent explicitement des gains effectués post-isolation, en cas de non-respect de celles-ci, le fonctionnement correct de votre Pompe à chaleur ne saurait être garantie.

Réalisation des travaux d’isolation avant toute mise en place du système de chauffage

Une fois l’audit en main et le scénario de travaux retenus, il faut maintenant choisir les artisans qui seront chargés du chantier. Là-dessus, il existe un moyen fiable pour ne pas s’y perdre : la mention RGE (Reconnu Garant de l’Environnement). Cette dernière est attribuée aux artisans compétents répondant à un cahier des charges très précis, ils sont aussi une condition indispensable à l’obtention des aides auxquelles vous pouvez être éligible. Ithaque a la possibilité de vous mettre directement en relation avec nos partenaires travaux certifiés RGE. 

Comme vu plus haut, installer une PAC constitue un investissement très important, alors mieux vaut être sûr que sa maison soit bien isolée pour l'accueillir. Le cas échéant, on se retrouve avec une  installation peu performante.

L’audit énergétique tient compte des contraintes du bâtiment pour ne proposer que des solutions adaptées, en accord avec vos souhaits particuliers. Parmi tous les travaux possibles lors d’une rénovation globale, on trouve, de manière non exhaustive :

  • L’isolation de la toiture ou des combles perdus ;
  • L’isolation des murs par l’extérieur ou par l’intérieur (ITE/ITI);
  • L’isolation des sols, préférablement par en-dessous même s’il reste possible de mener des travaux d’isolation du sol par au-dessus ;
  • Le changement du système de ventilation ;
  • Le changement du système de chauffage général et/ou de production d’eau chaude sanitaire ;
  • Le remplacement des fenêtres au profit du double vitrage ;
  • La pose de panneaux solaires.
  • faire des économies sur les travaux en ciblant que l’essentiel
  • faire des économies sur les factures d’énergie
  • récupérer plus de subventions sur la partie travaux
  • choisir un scénario de travaux qui va maximiser la valeur immobilière de votre logement

La vision et les conseils de nos ingénieurs thermiciens sur le sujet  :

La PAC est assurément un système de chauffage économique et écologique. Parce que son intérêt repose directement sur la qualité de l’isolation de votre bien, nos experts attirent votre attention sur ces quelques points pour aiguiller vos recherches :

  • Avoir des besoins en chauffage maîtrisé (donc un bon niveau d’isolation de l’enveloppe du logement)
  • Un dimensionnement précis du générateur et des émetteurs. Petite astuce : Jouer sur la taille des radiateurs. Les planchers chauffants sont particulièrement intéressants car ils représentent une grande surface d’échange et nécessitent une température très faible dans le réseau.
  • Un système de régulation bien configuré.
  • Le non-respect de ces critères peut engendrer des surconsommations électriques, de l’inconfort ou réduire considérablement la durée de vie du système.

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Vous voulez en savoir plus ?

Foire à Questions - FAQ

Comment bien choisir l’entreprise qui aura la charge de réaliser les travaux ?

Pour cela, une seule référence : le label RGE (Reconnu Garant de l’environnement) qui est attribué à certains artisans. Parce qu’une isolation efficace est la clé d’un rendement optimal pour sa PAC, Ithaque vous recommande de vous fier à ces artisans experts.

J’ai installé ma Pompe à Chaleur avant d’isoler ma maison, quelles solutions s’offrent à moi ?

Là encore l’audit énergétique est votre meilleur allié. Couplé à une étude de dimensionnement, il permettra de dresser un état des lieux de votre logement pour établir vos besoins en chauffage et les dimensions de la PAC à même d’y répondre. Cela permettra de mettre en évidence si votre PAC actuel est surdimensionné ou sous-dimensionné. Selon les objectifs visés lors des scénarios de travaux, un remplacement de cette dernière peut malheureusement être la seule solution.

J’ai récemment changé mon système de chauffage pour une chaudière gaz à condensation performante. Si je réalise des travaux d’isolation, devrais-je impérativement procéder à son remplacement afin de réaliser des sauts de classes énergétiques ?

Non, la note énergétique globale de votre bien est évaluée en comparant votre étiquette en terme d‘émissions de CO2 et celle relative à votre consommation en énergie primaire. Si le gaz à tendance à être évalué comme source importante de carbone, en réalité un modèle de chaudière performant peut suffire à maintenir une étiquette élevée même si on atteint difficilement des classes A ou B. Lors de la réalisation de l’audit, les différents scénarios établis prendront en compte le remplacement ou non de votre système de chauffage actuel en plus de l’isolation pour les différents impacts sur votre projet.

Quel type de PAC apporte le meilleur rendement ?

Le type de PAC préconisé dépend tout d’abord de vos besoins et de la faisabilité de l’installation (hauteur sous plafond, types d’émetteurs, superficie du logement, contraintes liées au voisinage...). L’optimisation du rendement requiert une attention particulière sur des points essentiels : un besoin de chauffage maîtrisé, un bon niveau d’isolation de l’enveloppe du logement, un dimensionnement précis du générateur et des émetteurs et un système de régulation bien configuré. L’audit reste votre meilleur moyen pour déterminer vos besoins en matière de chauffage et apporter les préconisations d’un expert sur l’installation d’une PAC et son bon dimensionnement.

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