Publié par Christophe le et mis à jour le
dans la catégorie Univers du chauffage
En résumé
- Une pompe à chaleur (PAC) ne fabrique pas de chaleur : elle la prend dehors (air, eau ou sol) et la transfère dedans.
- Tout repose sur un cycle fermé en 4 étapes : évaporation, compression, condensation, détente du fluide frigorigène.
- Le COP mesure le rendement : un COP de 4, c'est 1 kWh d'électricité pour 4 kWh de chaleur. C'est bien meilleur qu'un radiateur électrique, mais ce rendement baisse quand il fait très froid.
- Quatre familles : air-air, air-eau, eau-eau et sol-eau. Pour une rénovation, ce sont surtout les deux premières.
Parmi les systèmes de chauffage et de rafraîchissement d'une maison, la pompe à chaleur (la PAC, pour les intimes) s'est imposée. Elle consomme beaucoup moins d'électricité qu'un radiateur à effet Joule, et c'est ce qui la rend intéressante.
J'ai posé moi-même une PAC air-air gainable, que je détaille dans mon tuto d'installation. Cet article est le « avant » : comment ça marche, et quel type de PAC pour quelle maison. Pour le côté technique, je m'appuie sur les principes généraux et sur la notice de ma télécommande, citée plus bas.
Avec quelle énergie fonctionne une pompe à chaleur ?
Elle capte les calories présentes dans l'air extérieur, dans l'eau d'une nappe ou dans le sol, même en plein hiver, et les restitue dans la maison. Seule une petite partie de l'énergie fournie vient de l'électricité (celle qui fait tourner le compresseur, le ventilateur, etc.) : le reste est de la chaleur « récupérée ». C'est pourquoi on parle d'énergie en grande partie renouvelable.
Comment fonctionne la pompe à chaleur techniquement ?
Pour faire simple : une PAC fonctionne comme votre réfrigérateur, mais à l'envers. Le frigo sort la chaleur de l'intérieur pour la rejeter dans la cuisine. La PAC prend la chaleur dehors pour la mettre dedans.
Le tout repose sur un circuit fermé et étanche, rempli de fluide frigorigène qui change d'état (liquide, gaz, liquide) en traversant quatre organes :
- L'évaporateur : le fluide, liquide et très froid, capte les calories de l'extérieur (air, eau ou terre). Il se réchauffe un peu et devient un gaz.
- Le compresseur : il aspire ce gaz et le comprime fortement, ce qui fait grimper sa température. C'est lui qui consomme l'essentiel de l'électricité.
- Le condenseur : le gaz très chaud cède sa chaleur au chauffage de la maison (radiateurs, plancher chauffant ou air des pièces) et redevient liquide.
- Le détendeur : il fait chuter la pression du liquide, qui redevient très froid et repart dans l'évaporateur pour un nouveau tour.
Si le modèle est réversible, le cycle peut s'inverser : la PAC rafraîchit l'été et chauffe l'hiver. Autre avantage face à une chaudière gaz ou fioul : pas de combustion, donc pas de ramonage ni de conduit de fumées à entretenir.
Qu'est-ce que le COP d'une pompe à chaleur ?
Le COP (coefficient de performance) compare la chaleur produite à l'électricité consommée. Avec un COP de 4, la machine restitue 4 kWh de chaleur pour 1 kWh d'électricité. Comparé à un radiateur électrique classique (1 kWh de chaleur pour 1 kWh consommé), l'économie est nette.
Attention : ce chiffre dépend des conditions de mesure, et le rendement baisse quand la température extérieure chute. Sur l'année, ce qui compte, c'est le rendement saisonnier (le SCOP), forcément plus bas que le COP annoncé dans la brochure. Et la comparaison « facture divisée par 3 ou 4 » ne vaut que face à du chauffage électrique direct, pas face à une chaudière gaz.
Pour chiffrer cela chez vous, avec votre propre facture et le SCOP de l'appareil visé, j'ai mis en ligne un simulateur d'économies avec une pompe à chaleur : il vous dit en combien d'années vous rentrez dans vos frais.
Quels sont les différents types de pompes à chaleur ?
On ne pose pas la même PAC dans un appartement du Sud et dans une grande bâtisse de montagne. Le choix dépend de la place disponible, du climat, de l'isolation et des émetteurs déjà en place (radiateurs ou plancher chauffant). On les classe par source de chaleur et par mode de diffusion. Voici les 4 grandes familles :
La pompe à chaleur air-air
Elle prend la chaleur de l'air extérieur et la souffle directement dans les pièces, via des splits muraux ou, dans mon cas, une unité gainable. C'est la solution la plus abordable et la plus simple à poser en rénovation. Le compresseur est à l'extérieur. Dans les régions aux hivers très rudes, elle montre ses limites par grand froid.
La pompe à chaleur air-eau
Les calories de l'air servent ici à chauffer de l'eau, qui circule dans un réseau de chauffage central : radiateurs ou plancher chauffant. C'est la solution classique pour remplacer une vieille chaudière gaz ou fioul sans refaire toute l'installation.
La pompe à chaleur eau-eau (géothermie sur nappe)
Elle puise la chaleur dans l'eau d'une nappe phréatique. L'eau souterraine reste à une température assez constante toute l'année (de l'ordre de 10 à 12 °C), d'où un bon rendement stable. Mais il faut des démarches administratives et des forages coûteux.
La pompe à chaleur sol-eau (géothermie terrestre)
On exploite la chaleur du sol du jardin avec des capteurs enterrés, soit à l'horizontale sur une grande surface, soit à la verticale dans un forage. C'est l'installation la plus lourde et la plus chère au départ, mais aussi la plus durable et la plus performante pour une grande maison.
Pour aller plus loin sur l'air-eau : la PAC air-eau et la rénovation énergétique. Pour une pièce seule ou un appoint, un radiateur électrique peut suffire : voici comment bien le choisir. Et si vous hésitez avec un autre mode de chauffage, il y a aussi ma comparaison poêle à bois ou poêle à granulés.
Que dit la notice sur le fonctionnement en hiver ?
La notice de la télécommande de ma PAC gainable (modèle Atlantic, mode d'emploi « Duct type ») décrit trois comportements qui surprennent quand on ne les connaît pas :
- En chauffage, le ventilateur tourne très lentement pendant 3 à 5 minutes, le temps que l'unité intérieure chauffe, avant de passer à la vitesse choisie.
- Par basse température, du givre peut se former sur l'unité extérieure. L'appareil lance alors seul un dégivrage de temps en temps, et le chauffage est interrompu pendant ce temps. Si on relance le chauffage pendant un dégivrage, l'air chaud n'arrive qu'après la fin du cycle.
- Le dessus de l'unité intérieure peut devenir chaud en mode chauffage, même à l'arrêt, parce que du liquide circule dans l'appareil. La notice précise que ce n'est pas une panne.
Et maintenant, on fait quoi ?
La PAC est un investissement intéressant, qui valorise aussi le logement. Plusieurs aides existent (MaPrimeRénov', certificats d'économies d'énergie, éco-PTZ), mais leurs conditions changent souvent : vérifiez-les sur france-renov.gouv.fr avant de signer un devis. Pour d'autres informations, il y a aussi cette page sur les avantages et inconvénients des PAC.
Si vous êtes bricoleur et que vous envisagez une petite installation, mon tuto d'installation d'une PAC air-air montre pas à pas la pose, de l'unité extérieure aux gaines. Un point reste à confier à un pro : la mise en service avec le gaz. Et si vous avez posé la vôtre ou si vous hésitez encore, dites-moi en commentaire quel modèle vous avez choisi et pourquoi.
Pourquoi l'unité extérieure de ma pompe à chaleur givre-t-elle ?
Le givre se forme quand l'humidité de l'air gèle sur l'évaporateur très froid. C'est normal par temps froid : l'appareil lance seul un cycle de dégivrage, et le chauffage est alors interrompu quelques instants (c'est ce que décrit la notice de ma PAC). Si le bloc prend complètement en glace de façon persistante, c'est à faire contrôler par un pro : cela peut venir d'un manque de fluide ou d'une sonde défectueuse.
Pourquoi l'air chaud met-il du temps à arriver ?
En mode chauffage, le ventilateur démarre très lentement pendant 3 à 5 minutes, pour laisser l'unité intérieure chauffer. Après un dégivrage, il faut aussi attendre la fin du cycle avant d'avoir de l'air chaud.
Peut-on installer une PAC dans une maison très mal isolée ?
C'est une mauvaise idée : dans une passoire thermique, il faut surdimensionner l'appareil, qui consomme alors beaucoup et s'use plus vite. Mieux vaut d'abord isoler les combles et les murs : j'ai listé 6 interventions pour limiter les déperditions thermiques.
Que change le fluide R32 ?
Le R32 remplace progressivement l'ancien R410A, avec de meilleures performances et un impact sur le climat bien plus faible. En contrepartie, il est légèrement inflammable : sa manipulation à la mise en service relève d'un frigoriste titulaire de l'attestation de capacité.
A propos de l'auteur
Christophe
Jardinier passionné et expert en aménagement paysager depuis plus de 15 ans, Christophe cultive l'art de transmettre ses astuces terre-à-terre. À travers ses guides sur Jardin et Maison, il aide les jardiniers débutants et confirmés à transformer leur extérieur en un véritable havre de paix, avec un faible pour les floraisons généreuses et les méthodes de culture naturelles.
