Pompe à chaleur : fonctionnement, installation, prix
Les exigences règlementaires et environnementales croissantes poussent le secteur de la maison individuelle à rechercher des modes de chauffage toujours plus performants. La pompe à chaleur se révèle être une solution durable et adaptée aux enjeux actuels. Mais comment fonctionne-t-elle ? Quel investissement financier prévoir ? Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur le fonctionnement, l’installation et le prix d’une pompe à chaleur.
SOMMAIRE
- Quel est le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur ?
- Quelle pompe à chaleur choisir pour une maison neuve ?
- Comment alimenter une pompe à chaleur ?
- Quels sont les inconvénients de la pompe à chaleur ?
- Quel prix pour l'installation d'une pompe à chaleur ?
Quel est le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur produit de l'énergie en utilisant les calories naturellement présentes dans l'air extérieur, dans l'eau ou le sol. Les calories captées sont employées pour réchauffer l'air intérieur ou l'eau du circuit de chauffage central en fonction du type de pompe à chaleur installé.
La pompe à chaleur est composée d'une unité extérieure pour capter les calories, et d'une unité intérieure pour assurer le transfert de chaleur vers l'intérieur.
La pompe à chaleur et la chaudière sont deux équipements distincts. Une PAC transfère de la chaleur, lorsque la chaudière produit de la chaleur. C'est la raison pour laquelle la PAC bénéficie d'un meilleur rendement que les chaudières classiques.
Le système le plus couramment utilisé en maison neuve est la pompe à chaleur air/eau. Elle peut alors alimenter un chauffage au sol ou des radiateurs à eau.
Quelle pompe à chaleur choisir pour une maison neuve ?
Cycle de fonctionnement d'une pompe à chaleur air/eau
La PAC air/eau (aérothermique) est un mode de chauffage relativement économique. C'est aussi le modèle le plus répandu en France. Son principe de fonctionnement est cyclique et suit ces 4 étapes :
- L'unité extérieure capte la chaleur de l'environnement extérieur. Au contact de cette chaleur, le fluide caloporteur du circuit prend une forme gazeuse à l'intérieur de l'évaporateur.
- Le fluide à l'état gazeux circule ensuite jusqu'au compresseur de la pompe, qui augmente alors sa température.
- Le gaz chaud traverse le condenseur. Pendant cette phase, il retrouve sa forme liquide (il condense) et transfère sa chaleur (énergie thermique) à l'eau du circuit de chauffage central. Cette eau, alors réchauffée, est acheminée dans les émetteurs de chaleur de la maison : radiateurs, plancher chauffant.
- Dernière étape du cycle : le détendeur diminue la pression et la température du fluide afin de lui rendre ses caractéristiques initiales et de redémarrer un nouveau cycle.
La pompe à chaleur aérothermique air/eau fonctionne en circuit fermé. Le fluide frigorigène qui subit les phénomènes physiques de changements d'états est sans cesse réutilisé. Il circule en boucle dans la PAC.
Certains modèles possèdent la fonction eau chaude sanitaire (ECS) et intègrent un ballon d’eau chaude directement à l'intérieur de l'équipement. Un bon moyen de réduire l'encombrement à l'intérieur. Il est aussi possible d'associer votre PAC air/eau à un ballon d'eau chaude « traditionnel ».
Fonctionnement d'une pompe à chaleur air/air
Le mode de fonctionnement d'une PAC air/air est similaire à celui d'une pompe air/eau. Une unité placée à l'extérieur du logement capte la chaleur de l'environnement. Grâce au même cycle de fonctionnement que la PAC air/eau, la chaleur est transférée au logement via les unités intérieures (et non des radiateurs) qui insufflent de l'air chaud dans chaque pièce.
Pour assurer la liaison entre le groupe extérieur et les unités intérieures, deux tubes frigorifiques souples de quelque centimètres de diamètre cheminent dans l'épaisseur des doublages, dans les combles ou les faux-plafonds.
Dans le cas d'une PAC air/air, plusieurs types d'installations sont envisageables :
- Le système multi-split : le terme split signifie que l'équipement est « partagé » entre deux unités au minimum (une à l'extérieur du logement, et l’autre à l’intérieur des pièces à réchauffer). Le groupe extérieur est alors dimensionné en fonction du nombre d'unités à prévoir (2 à 10 en fonction des modèles). Il est souvent possible de panacher les types d’unités intérieures en fonction de la configuration de chaque pièce : console, split mural ou cassette en plafond.
- Le système gainable : il est très apprécié pour son aspect discret à l'intérieur de la maison. Comprenant un groupe extérieur et un groupe intérieur, il alimente l’ensemble des pièces de la maison via un réseau de gaines. L'air chaud est ensuite insufflé dans chaque pièce à travers des des grilles ou bouches de soufflage en plafond ou au mur. Seules ces grilles sont visibles depuis l’intérieur. Le système gainable est cependant plus coûteux que l'équipement multi-split. Il nécessite aussi un vide plus important entre vos planchers et vos faux-plafonds (plenum) pour permettre aux gaines de cheminer.
Comment fonctionne une pompe à chaleur géothermique ?
La pompe à chaleur à géothermie est un équipement relativement peu répandu. Elle puise les calories dans le sol de votre terrain pour les transférer aux émetteurs de chauffe de la maison. Plusieurs modes de captages sont possibles en fonction de la configuration de votre jardin :
- le captage vertical : par forage ;
- le captage horizontal : par terrassement ;
- Le captage sur eau de nappe phréatique : par forage de puits afin d’utiliser la chaleur contenue dans l’eau souterraine.
Une nouvelle fois, le cycle de fonctionnement de la pompe à chaleur à géothermie est similaire à celui de la PAC air/eau. Il suit les 4 étapes listées ci-dessus. Seule différence : l'équipement dispose d'un circuit supplémentaire de captage des calories, parcouru par de l'eau glycolée pour éviter le gel. Ce circuit récupère les calories du sol et les transmet au fluide frigorigène de la PAC via un échangeur de chaleur extérieur.
Les systèmes de PAC réversibles : chauffage et climatisation
Les PAC réversibles (communément appelées climatisations réversibles), possèdent la capacité de rafraîchir la maison en été et de la réchauffer en hiver.
La fonction de réversibilité est souvent associée aux PAC air/air, mais certains modèle de PAC air/eau peuvent également inverser leur processus de fonctionnement pour abaisser les températures intérieures l'été.
Attention : avec une PAC air/eau, la fonction de rafraîchissement n'est possible que si la maison est équipée de planchers chauffants/rafraîchissants ou de radiateurs dynamiques (réversibles).
Si vous envisagez d’installer une climatisation dans votre future maison, les solutions réversibles sont à privilégier pour limiter le nombre de sources de chaleur/fraîcheur dans la maison. La PAC air/air possède notamment un rendement plus élevé que les radiateurs électriques.
PAC air/air et air/eau : comment choisir ?
Les coûts d'acquisition et d'installation des deux types de pompes à chaleur sont relativement similaires dans le cas d'une maison neuve. C'est donc un critère de choix assez peu impactant.
Pour choisir l'équipement le plus adapté entre une PAC air/air et une PAC air/eau, d'autres éléments sont donc à considérer :
- Si vous vivez dans une région aux étés plutôt chauds et qu'une climatisation vous semble indispensable, privilégiez une PAC air/air réversible ;
- Si vous êtes sensibles au confort d'un plancher chauffant l'hiver, et que le climat est considéré comme tempéré, la PAC air/eau est plus adaptée. Dans le cas d'hivers très froids, son rendement pourrait en être affecté.
Comment alimenter une pompe à chaleur ?
L'électricité ou l'énergie solaire
Pour fonctionner et faire circuler le fluide caloporteur à l'intérieur de l'équipement, une pompe à chaleur a besoin d'électricité (consommation d'énergie primaire). Cependant, une PAC produit plus d'énergie qu'elle n'en consomme.
Bon à savoir : la quantité d'énergie primaire consommée par un logement est encadrée par la RE 2020. Cette règlementation environnementale (obligatoire pour toutes les maisons neuves) encourage également l'utilisation d'énergies propres en limitant la consommation d'énergie primaire non renouvelable (Ep, nr).
Les calories captées dans l'air extérieur proviennent d'une source inépuisable et renouvelable. Pour aller plus loin dans une démarche écologique, il est possible d'alimenter votre pompe à chaleur avec de l'énergie solaire grâce à des panneaux solaires en toiture. Cette combinaison est en revanche plus onéreuse.
Est-ce que la pompe à chaleur consomme beaucoup d'électricité ?
Le coefficient de performance (COP) traduit le rapport entre l'énergie produite et l'énergie consommée par un équipement. Plus le COP d'un appareil est important, moins il consomme d'électricité pour produire de l'énergie (chaleur ou fraîcheur).
Grâce à l'apport gratuit des calories de l'environnement extérieur, une pompe à chaleur (PAC) air/eau consomme en moyenne 1 kWh d'électricité pour produire environ 3 kWh de chaleur.
Attention, le rendement d'une pompe à chaleur aérothermique n'est pas fixe. Il varie selon les saisons et surtout, en fonction des températures extérieures. Lorsqu'elles sont très froides, la PAC doit consommer plus d'énergie pour réchauffer l'air. Son rendement est donc plus faible. Il peut alors être judicieux de prévoir un système de chauffage d'appoint pour « soulager » la PAC et réduire vos consommations. Dans les régions tempérées, cet appoint n'est cependant pas nécessaire.
Quels sont les inconvénients de la pompe à chaleur ?
En fonction de votre mode de vie et de l'aménagement de votre maison, la pompe à chaleur peut tout de même présenter quelques inconvénients :
- Un coût d'acquisition élevé : son prix reste supérieur aux installations plus « traditionnelles » comme les radiateurs électriques ou le poêle à bois. Cela comprend l'achat de l'équipement lui-même, mais aussi que les coûts d'installation, d'entretien et de maintenance. Un constat à nuancer sur le long terme puisque ses performances permettent cependant de réelles économies sur les factures d'électricité.
- Une dépendance aux conditions climatiques : comme évoqué plus haut, les performances d'une pompe à chaleur peuvent varier en fonction des températures extérieures. Les pompes à chaleur air/air ou air/eau peuvent être inadaptées à certaines régions de France aux hivers très rigoureux.
- Un encombrement parfois conséquent : certains types de pompes à chaleur exigent un espace au sol important, auquel s'ajoute l'espace libre supplémentaire indispensable aux opérations d'entretien. Une perte de place à anticiper lors de la conception de votre maison.
- Un équipement bruyant : les pompes à chaleur peuvent générer du bruit lorsqu'elles fonctionnent, en particulier les unités extérieures. Une caractéristique à prendre en compte si vous prévoyez d'installer votre équipement proche des limites séparatives de votre terrain, ou à proximité de votre terrasse.
- Une dépendance à l'électricité : si elles consomment moins d'énergie que les systèmes traditionnels, les PAC ont tout de même besoin d'électricité pour fonctionner. Excepté si votre PAC utilise exclusivement de l'énergie solaire, vous conserverez une certaine dépendance aux fluctuations des prix de l'énergie.
Quel est le prix pour l'installation d'une pompe à chaleur ?
Dans le cas d'une maison neuve, l'installation d'une pompe à chaleur est plus « simple » qu'en rénovation. En effet, la conception de l'habitation peut s'adapter à ce choix technique et à l'encombrement des équipements, réseaux ou gaines.
En ce qui concerne le coût d'acquisition et de mise en œuvre, il faudra compter en moyenne :
- entre 6 000 et 15 000 € pour une PAC air/air ;
- entre 9 000 à 15 000 € pour une PAC air/eau.
Notez cependant qu'il est possible que votre constructeur vous impose le modèle de PAC, ou du moins, le fabricant avec lequel il aura négocié les meilleurs prix. Grâce à un volume de commandes important, il peut en effet bénéficier (et vous faire bénéficier) de tarifs avantageux sur la fourniture d'équipements coûteux.
Attention : dans le cas d'une construction neuve, il est important de savoir que peu d'aides financières de l'État sont accordées pour l'installation d'une PAC. Elles sont plutôt réservées aux travaux de rénovation énergétiques. Pensez-y lors du montage de votre plan de financement !
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