Quels sont les différents types de Pompes à chaleur ?

Dans le contexte actuel, marqué par une prise de conscience environnementale et des enjeux énergétiques cruciaux, l'Etat manifeste un intérêt grandissant pour la mise en place de solutions de chauffage écologiques et efficaces. 

Parmi ces solutions, les pompes à chaleur (PAC) occupent une place de choix, offrant une alternative prometteuse aux systèmes de chauffage traditionnels lorsqu’elles s’intègrent à un projet de rénovation d’ampleur de l’ensemble du logement. 

Cet article se propose de détailler les spécificités et les avantages de ces systèmes, en pleine expansion dans le cadre de la transition énergétique.

La Pompe à Chaleur, c’est quoi ? 

Les pompes à chaleur sont des systèmes thermodynamiques de chauffage et de refroidissement. En mode chauffage, elles prélèvent de la chaleur dans l’environnement (source froide) grâce à un fluide frigorigène dont elles augmentent la température par compression, pour la restituer dans le logement (source chaude).  

Il existe plusieurs types de pompes à chaleur, selon la nature de la source froide en amont (l’air extérieur, l’eau d’un puits ou d’un lac, ou bien la terre) et la distribution de la chaleur en aval (air soufflé, eau circulant dans des radiateurs ou un plancher chauffant).

On parle d’aérothermie quand la source froide est l’air extérieur, d’aquathermie ou hydrothermie quand il s’agit de l’eau d’un lac, d’une rivière ou d’une nappe phréatique, ou de géothermie quand on prélève les calories directement dans le sol. 

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L’avantage incontestable de la pompe à chaleur par rapport aux autres systèmes électriques de chauffage est qu’elle tire parti d’une énergie thermique déjà contenue dans la source froide, et ne fait que la transférer vers la zone à chauffer. 

Ainsi, pour 1 kWh d’énergie électrique injectée dans le système (pour alimenter le ventilateur extérieur, le compresseur, les circulateurs), on récupère entre 2 et 4 kWh d’énergie thermique utile dans le logement : du point de vue de l’usager, le rendement est donc de 200% à 400% (contre 95% pour un radiateur électrique même performant) puisque la majeure partie de l’énergie entrante vient de la source froide ; on ne parle pas de rendement mais de coefficient de performance, ou COP.

Ce COP est d’autant meilleur que l’écart de température entre la source froide et le réseau secondaire est faible, c’est pourquoi : 

• l’aquathermie et la géothermie offrent des performances supérieures à l’aérothermie, car la température du sol et de l’eau est naturellement plus stable que celle de l’air extérieur ;
• quand le réseau secondaire est un circuit hydraulique, il importe de travailler à basse température (donc d’utiliser des émetteurs adaptés : radiateurs basse température ou plancher chauffant) ;
• quel que soit le type de pompe à chaleur utilisée, il est crucial d’isoler fortement l’enveloppe du logement, pour réduire le besoin de chauffage ;
• un système de régulation performant et bien configuré est un élément essentiel pour maximiser les performances de l’installation.

Ces conditions étant réunies, opter pour la pompe à chaleur adéquate, que ce soit pour une maison, un appartement ou un bâtiment professionnel, permet d’assurer le confort toute l'année, en minimisant les consommations d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre. 

Pompe à Chaleur Air-Air : Chauffage et Refroidissement Efficaces

La PAC air-air, plus connue sous le nom de climatisation réversible, est un choix populaire pour les besoins de chauffage et de refroidissement résidentiels et commerciaux. 

Ce système extrait la chaleur de l'air extérieur et la transfère à l'intérieur par soufflage, fournissant un chauffage efficace pendant les mois plus froids et un refroidissement pendant les mois plus chauds.

Comment fonctionne la PAC Air-Air ?

L’unité extérieure d’une PAC air-air prélève les calories dans l’air extérieur via le fluide frigorigène, qui distribue la chaleur à l’intérieur par convection forcée (air chaud soufflé dans le logement). En mode froid, c’est le processus inverse qui s’opère.

Avantages de la PAC Air-Air

Tout d'abord, ces systèmes offrent à la fois des capacités de chauffage et de refroidissement, éliminant ainsi le besoin de systèmes séparés. Cela peut économiser de l'espace et des coûts d'installation.

De plus, les pompes à chaleur air-air sont rentables, grâce à un coût d’installation abordable. 

Elles permettent d’assurer le chauffage dans un logement non équipé de radiateurs hydrauliques reliés à un réseau d’eau chaude.

Enfin, comme toutes les pompes à chaleur, elles sont peu émettrices de gaz à effet de serre grâce à leur bon rendement - et à la production électrique peu carbonée en France.

Inconvénients de la PAC Air-Air

Au niveau du confort, l’air pulsé procure une sensation moins agréable que le rayonnement de radiateurs à chaleur douce traversés par de l’eau chaude ; et les ventilo-convecteurs intérieurs peuvent être sonores.

Il est important de noter que, malgré leur efficacité en hiver (aux conditions mentionnées au chapitre précédent), ces systèmes peuvent conduire à une augmentation de la consommation électrique durant l'été. Cette surconsommation n'est pas seulement préjudiciable pour l'environnement, mais elle peut également peser lourdement sur votre budget. 

Par ailleurs, bien que l’usage des PAC ne soit pas émetteur de gaz à effet de serre pendant l’exploitation, leur fabrication et leur traitement en fin de vie n’est pas sans impact car certains fluides frigorigènes utilisés ont un très fort pouvoir de réchauffement s’ils se trouvent dans l’atmosphère.

Enfin, le fait de refroidir l’intérieur induit forcément de réchauffer l’extérieur, ce qui a des conséquences importantes en milieu urbain où la climatisation crée des “îlots de chaleur” dans lesquels la température extérieure peut devenir insupportable en été.

Nous préconisons de maximiser les solutions passives pour améliorer le confort d’été (forte isolation de la toiture en matériaux biosourcés, protections solaires, ventilation nocturne) afin de ne pas avoir recours à la climatisation.

Installation d'une PAC air-air chez soi

La pose d’une PAC air-air est relativement simple et peu onéreuse, dès lors qu’on a tenu compte des paramètres principaux : 

La performance de l’enveloppe du logement 

Une isolation de qualité est indispensable pour maximiser les performances de la PAC et sa durée de vie, et minimiser les consommations électriques. Elle aide à conserver la fraîcheur en été et la chaleur en hiver, réduisant ainsi la charge de travail de la PAC et optimisant son efficacité énergétique.

Le positionnement de l'Unité Extérieure

Une ventilation adéquate autour de l'unité extérieure est essentielle. Il faut prévoir au moins 60 cm de dégagement tout autour pour garantir une bonne circulation de l'air. Cet espace permet non seulement un fonctionnement optimal mais aussi facilite l'entretien régulier.

Par ailleurs, ce groupe extérieur peut occasionner une gêne sonore, notamment pour le voisinage : il faut donc veiller à bien choisir son emplacement. S’il est en façade, ou dans la cour d’un immeuble collectif, l’autorisation des services d’urbanisme ou de la copropriété sera nécessaire.

Pompe à Chaleur Air-Eau : Une solution innovante pour chauffage et la production d’eau chaude

Les PAC air-eau se distinguent par leur polyvalence, assurant à la fois le chauffage de l'espace et la production d'eau chaude sanitaire. Elles opèrent de façon similaire aux chaudières conventionnelles mais avec une plus grande efficacité, combinant confort et performance en chauffant l'espace via des radiateurs à eau et en fournissant un approvisionnement continu en eau chaude.

L’Excellence de la Pompe à Chaleur Air-Eau

Ces pompes à chaleur tirent parti de l'air ambiant pour chauffer efficacement l'espace et l'eau. Dans les maisons, elles peuvent s'intégrer à des systèmes de chauffage par le sol ou à des radiateurs, diffusant une chaleur homogène. Elles répondent également aux besoins en eau chaude sanitaire pour les douches et autres usages quotidiens.

Dans le secteur commercial, elles sont adaptées pour chauffer de grands espaces tels que des entrepôts ou pour des applications industrielles. Leur flexibilité les rend également idéales pour des systèmes de chauffage de quartier.

Atouts Majeurs de la PAC Air-Eau

Ces systèmes, en utilisant l'air extérieur comme source d'énergie, offrent un rendement (coefficient de performance) très supérieur aux systèmes traditionnels à combustion (chaudières fioul, gaz, et même à bois ou granulés). Leur adaptabilité est un autre atout, pouvant se marier avec des systèmes de chauffage existants pour une efficacité accrue.

Capables de remplacer complètement un système de chauffage traditionnel si elles s’accompagnent d’un travail sur la performance de l’enveloppe du bâtiment, ces pompes à chaleur sont une solution efficace pour répondre aux besoins thermiques d'un foyer, tout en offrant une performance énergétique supérieure et une gestion optimisée de la consommation.

La PAC air/eau supplante la PAC air/air sur l’efficacité énergétique, grâce à un COP plus important, et sur le confort thermique, le rayonnement des radiateurs à eau procurant une sensation plus agréable que l’air pulsé des ventilo-convecteurs.

Installation d'une Pompe à Chaleur Air-Eau : Éléments Clés

L'installation d'une pompe à chaleur (PAC) air/eau nécessite une planification minutieuse, notamment en ce qui concerne l'espace pour les unités intérieure et extérieure, le système de distribution de chaleur et l'isolation du logement. Ces éléments sont essentiels pour une installation efficace et performante.

La performance de l’enveloppe, toujours n°1

Comme pour toutes les PAC, une bonne isolation est cruciale. Elle permet de maximiser l'efficacité de la PAC air/eau en retenant la chaleur produite, réduisant ainsi la charge de travail du système et augmentant son efficacité énergétique et sa durée de vie.

Espace pour les Unités et le Système de Distribution

La PAC air/eau comprend une unité extérieure et un système de distribution de chaleur à l'intérieur (comme des radiateurs reliés à un réseau hydraulique, ou un plancher chauffant). Comme pour la PAC air-air, l'unité extérieure requiert un espace dégagé pour une ventilation optimale. À l'intérieur, il faut anticiper la création du réseau secondaire ; et en fonction du régime de température, il sera peut-être nécessaire de remplacer les anciens émetteurs par des radiateurs basse température (de plus grande surface d’échange).

L'importance de la régulation

On veillera à la bonne installation et configuration des composants de régulation : une sonde extérieure pour anticiper les changements de température, un thermostat intérieur pour piloter finement la pompe à chaleur, et des robinets thermostatiques sur les radiateurs pour ajuster la température pièce par pièce, permettront d’optimiser le fonctionnement de l’installation.

Coût d'Installation

L'installation d'une PAC air/eau est généralement plus coûteuse que celle d'une PAC air-air, avec des prix pouvant varier de 15 000 à 20 000 euros ; à cela s’ajoute la création du réseau hydraulique s’il n’est pas déjà présent, et le remplacement éventuel des émetteurs.