La pompe à chaleur en détail : définition, principe de fonctionnement et efficacité énergétique

Aucun ménage ne peut nier la pertinence de la pompe à chaleur comme solution de chauffage. En matière de climatisation et de chauffage, cet appareil est incontournable dans tout projet de quête d’une efficacité énergétique. Technologie innovante, la pompe à chaleur constitue à coup sûr l’alternative la plus sérieuse aux systèmes traditionnels de chauffage.

Vendue sur le marché en différents modèles, la pompe à chaleur se sert de l’énergie ambiante pour chauffer ou refroidir nos espaces de vie. L’autre atout étant qu’elle permet de limiter notre empreinte carbone au quotidien. Pour mieux comprendre cet appareil, détaillons dans sa présentation, ses typologies, son fonctionnement, ses performances.

Présentation générale de la pompe à chaleur

Définition de la pompe à chaleur

Une pompe à chaleur est un appareil qui peut produire de la chaleur ou de la fraîcheur en se servant de l’énergie gratuite qu’est l’air. Elle permet de chauffer les maisons en hiver, de les climatiser l’été, mais aussi de produire de l’eau chaude sanitaire pour certaines.

Contrairement aux appareils traditionnels, comme la chaudière gaz à condensation et les radiateurs électriques, les PAC présentent un intérêt environnemental et un faible coût d’utilisation. Encore appelées thermopompes, elles sont utilisées en immobilier pour mettre à la disposition de l’intérieur de la maison, la chaleur prélevée de l’extérieur.

Peu énergivores, les pompes à chaleur constituent les meilleurs systèmes de chauffage du moment. Ce sont des dispositifs de chauffage qui ne brûlent pas les combustibles fossiles et qui ne requièrent quasiment pas d’entretien au quotidien.

Les types de pompe à chaleur disponibles sur le marché

On regroupe les marques et modèles de pompes à chaleur vendues sur le marché en 3 catégories en fonction de leur source d’énergie :

Les pompes hydrothermiques ou aquathermiques

Plus connues comme les pompes eau-eau, les pompes hydrothermiques sont des appareils à captage vertical qui produisent de la chaleur à partir de l’énergie d’une nappe phréatique. Leur fonctionnement s’appuie sur 2 forages dont l’un prélève les calories de la nappe phréatique et l’autre restitue l’eau dans son environnement d’origine. Compte tenu de la température constante de l’eau souterraine, la performance du chauffage reste la même peu importe la température extérieure.

Les pompes géothermiques

Plus connues comme les pompes à chaleur eau-eau, les pompes géothermiques sont des appareils qui tirent leurs calories de la terre afin de les transmettre au réseau de chauffage (radiateurs ou plancher chauffant). Lorsqu’ils fonctionnent avec des capteurs verticaux, on réalise un ou plusieurs forages dans le sol à une profondeur différente, en fonction de la puissance de chauffage escomptée. Ces pompes peuvent également fonctionner avec des capteurs horizontaux, marquées par des sondes géothermiques.

Les pompes à chaleur aérothermiques

La pompe à aérothermie est une pompe qui tire une partie de l’énergie contenue dans l’air extérieur pour produire du chauffage. Ses deux composantes essentielles sont l’unité intérieure et les émetteurs. L’unité ou les unités intérieures sont dotées dans certains cas d’une fonction de climatisation (si la PAC est réversible). Les émetteurs de chaleur peuvent être les radiateurs ou le plancher chauffant.

Fonctionnement spécifique de certaines pompes

Avant de nous attarder sur le fonctionnement de la pompe à chaleur, revenons sur les éléments qui la constituent :

Rappels sur les composants de la pompe à chaleur

Pour fonctionner correctement, la pompe à chaleur utilise divers composants qui travaillent ensemble pour assurer le confort thermique de la maison, il s’agit :

• Du compresseur dont le rôle est d’augmenter la pression du fluide réfrigérant pour le faire chauffer ;
• De l’évaporateur qui absorbe la chaleur de l’environnement pour refroidir l’air ambiant ;
• Du condenseur qui libère la chaleur capturée vers l’extérieur ;
• Du détendeur qui réduit la pression du fluide pour préparer la reprise du cycle thermophysique de l’appareil.

Étapes de fonctionnement de la PAC

Quatre étapes essentielles rythment le fonctionnement d’une pompe à chaleur. Il s’agit de l’évaporation, la compression, la condensation et la détente.

L’évaporation et la compression

Ce sont les deux premières phases essentielles du fonctionnement de la pompe à chaleur. La pompe à chaleur utilise l’énergie thermique de l’air, de l’eau ou du sol pour produire de la chaleur. Lorsque le fluide frigorigène est transformé en vapeur dans l’évaporateur, il absorbe la chaleur de l’environnement. L’air ambiant est ainsi refroidi.

Le compresseur, quant à lui, intervient en augmentant la pression de l’agent frigorigène, pour augmenter par la même occasion sa température. Cette action revitalise le fluide en lui transmettant une nouvelle énergie. Cela prépare le terrain pour la suite passionnante de son voyage thermodynamique.

La condensation et la détente

Après l’évaporation et la compression, suivent deux étapes importantes. Il s’agit de la condensation du liquide frigorigène dans le condenseur et de sa détente. Lorsqu’il passe par le condenseur, le fluide libère la chaleur accumulée vers l’extérieur, de quoi permettre de chauffer ou de refroidir l’environnement.

S’il s’agit d’un appareil réversible utilisé pour le chauffage et la climatisation, le condenseur expulse la chaleur à l’extérieur en mode climatisation. En mode chauffage, la chaleur est diffusée à l’intérieur. Le détendeur, quant à lui, agit comme une vanne pour réduire la pression du fluide et préparer la reprise du cycle.

Spécificités de fonctionnement de certaines pompes

Au-delà du principe de fonctionnement de base des pompes à chaleur, des spécificités sont à préciser en ce qui concerne certaines pompes.Concernant la pompe à chaleur air/air, son système renvoie de l’air chaud grâce à une unité intérieure. Ses émetteurs sont, surtout, des consoles murales, des cassettes ou des gaines encastrables. En ce qui concerne les pompes à chaleur air/eau, elles peuvent être monobloc ou bi-bloc. L’énergie du fluide augmente la température du liquide de ce réseau. En plus du chauffage, l’appareil peut fournir l’eau chaude sanitaire de votre logement.

Efficacité énergétique et atouts de la pompe à chaleur

Performances énergétiques

La pompe à chaleur utilise l’énergie thermique présente dans l’air, l’eau ou le sol. Elle peut produire une quantité importante de chaleur pour une quantité limitée d’électricité consommée. En termes d’économie sur les factures énergétiques, elle peut atteindre jusqu’à 50% par rapport aux procédés de chauffage et de climatisation traditionnels.

Concernant la performance, la pompe à chaleur peut fournir du chauffage en hiver et de la climatisation en été, si elle est réversible. Il s’agit dans ce cas d’une solution polyvalente pour le maintien d’un confort thermique tout au long de l’année.

Les atouts de la PAC

La pompe à chaleur présente plusieurs atouts en tant que système de chauffage. Les performances énergétiques de cette solution de chauffage sont les meilleures. Le COP (Coefficient de performance) varie entre 3 et 5 en fonction du type de pompe. Ces appareils permettent de chauffer un logement en hiver et de le climatiser en été.

Côté prix, il faut compter entre :

• 14 000 et 18 000 € pour une PAC géothermique ;
• 4 000 et 18 000 € pour une PAC air-air ;
• 14 000 et 18 000€ pour une PAC hydrothermique ;
• 10 000 et 15 000 € pour une PAC air-eau sans eau chaude sanitaire ;
• 10 000 et 18 000 € pour une PAC air-eau avec eau chaude sanitaire ;

Ces prix sont vite amortis grâce aux aides financières auxquelles les PAC donnent droit. C’est le cas de la Prime Effy, de l’aide MaPrimeRénov’, l’éco-prêt à taux zéro ou encore la TVA réduite à 5,5%.

En tenant compte de toutes ces informations, vous saurez mieux choisir la pompe à chaleur qui convient le mieux à vos besoins. Pour vous aider à réussir votre transition énergétique, n’hésitez pas à nous contacter.