Aérothermique, géothermique et hybride : comment fonctionnent les pompes à chaleur ?

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Publié le 12/07/2019

Moins énergivore que les modes de chauffage traditionnels, la pompe à chaleur permet d’amortir l’achat rapidement. Qu’il soit air-air, air-eau, géothermique ou encore hybride, le fonctionnement de tout type de pompe à chaleur reste le même, et peut être ainsi utilisé à des fins de chauffage tout comme de réfrigération via un système de climatisation. Mais alors, qu’est-ce qui différencie les différentes pompes à chaleur ?

Sommaire

1. Pompe à chaleur aérothermique : air-air et air-eau
2. Pompe à chaleur géothermique
3. Pompe à chaleur hybride

1. Pompe à chaleur aérothermique : air-air et air-eau

1. Pompe à chaleur air-air

Ce système aérothermique prélève les calories présentes dans l’air extérieur pour réchauffer l’air intérieur via un système de compression. Cet air réchauffé est ensuite soufflé dans le logement via un système de ventilation. Certaines pompes à chaleur peuvent exercer l’effet inverse, à savoir rafraîchir le logement. Dans ce cas là, les calories de l’air extérieur servent à rafraîchir l’air intérieur du logement.

Un tel dispositif est plus performant si la température extérieure est douce : dès lors que les températures chutent, le fonctionnement de la pompe à chaleur est impacté, voire même s’arrête lors des périodes de grand froid. Dans ce cas, il est nécessaire d’opter pour un chauffage d’appoint complémentaire ou pour une pompe à bon rendement énergétique !

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Cet indicateur a pour but d’évaluer la performance énergétique des pompes à chaleur des différents fournisseurs du marché, ce qui permet de choisir la meilleure installation(2).

La performance de l’appareil est déterminée en divisant la somme énergétique produite sur une période donnée en kWh par l’énergie consommée sur cette même période toujours en kWh (somme énergie produite/somme consommation d’énergie). C’est ainsi qu’un classement est réalisé allant de A+++ à G(3).

2. Pompe à chaleur air-eau

Pour être installée, la pompe à chaleur air-eau nécessite la présence d’un réseau d’eau intérieur. Son fonctionnement ressemble à celui de la pompe à chaleur air-air : les calories présentent dans l’air extérieur sont prélevées et converties en source de chaleur grâce au système de compression. L’eau utilisée dans le système de chauffage intérieur est ainsi chauffée avant d’être diffusée dans le logement.

Pour diffuser la chaleur, l’utilisateur peut avoir recours à différents émetteurs :

les radiateurs à eau chaude qui permettent uniquement de chauffer le logement ;
les ventilo-convecteurs à eau qui ont l’avantage de pouvoir à la fois chauffer et rafraîchir l’habitation (grâce à un système de double échangeurs) ;
les planchers chauffants qui eux aussi permettent de rafraichir les pièces en cas de besoin.

Il existe également des pompes à chaleur basses et hautes températures afin qu’elles soient plus facilement reliées aux réseaux d’eau intérieurs des logements. Au-delà du simple chauffage, la pompe à chaleur air-eau permet aussi de chauffer l’eau chaude sanitaire qui répond aux besoins quotidiens.

Tout comme sa consœur aérothermique air-air, la performance de la pompe à chaleur air-eau est impactée par les variations climatiques. De la même manière, il préférable d’être doté d’un chauffage d’appoint ou d’une pompe à bon rendement énergétique. À noter : le fonctionnement de cette pompe à chaleur peut générer des nuisances sonores, le lieu d’installation doit ainsi être évalué au préalable afin de limiter ce risque. De plus, l’installation d’une pompe à chaleur ayant pour conséquence de modifier l’aspect extérieur du bâtiment, elle doit faire l’objet d’une déclaration préalable de travaux auprès de la mairie de votre commune.

2. Pompe à chaleur géothermique

Le dispositif géothermique a un fonctionnement simple : les calories sont récoltées dans le sol et vont réchauffer le réseau d’eau chaude du logement via un système de compression.

Les capteurs peuvent être renterrés dans le sol de 2 manières différentes :

Horizontalement : les capteurs se trouvent à une profondeur d’environ 1 mètre et sur une surface similaire à celle que l’on souhaite chauffer. Par conséquent ce dispositif ne s’adapte pas à toutes les habitations mais reste privilégié pour logements situés en dehors des grandes villes. En terme de prix, ce système reste abordable pour les utilisateurs ;
Verticalement : ce dispositif est intéressant pour les personnes habitants dans des villes où la surface du terrain n’est pas suffisante pour chauffer l’ensemble du logement. Afin d’enterrer les capteurs, il est nécessaire de réaliser un forage préalable qui peut s’étendre jusqu’à 200 mètres de profondeur. Pratique pour les citadins, ce dispositif reste cependant très coûteux.

Les émetteurs qui permettent de diffuser la chaleur produite sont les mêmes que pour la pompe à chaleur air-eau (radiateurs à eau chaude, ventilo-convecteurs et plancher chauffant) et peuvent aussi être réversible pour rafraîchir l’intérieur du domicile (en ce qui concerne le plancher chauffant et le ventilo-convecteur).

Pour le radiateur à eau chaude, il doit être en adéquation avec la température véhiculée par la pompe à chaleur. De plus, les calories puisées dans la terre peuvent être diffusées dans le ballon d’eau chaude afin de produire l’eau sanitaire utilisée quotidiennement.

L’avantage principal de la pompe à chaleur géothermique est la température qu’elle procure de façon constante au cours de l’année. Et pour cause, contrairement aux pompes à chaleurs aérothermiques, elle ne nécessite pas la mise en place d’un chauffage d’appoint supplémentaire étant donné que la chaleur du sol ne fluctue pas en fonction de la température extérieure : autrement dit, même en période de grand froid, le logement peut être chauffé sans embuche !

3. Pompe à chaleur hybride

La pompe à chaleur hybride, de son vrai nom « chaudière hybride », est un système de chauffe constitué de deux générateurs de chaleur. Cette technologie novatrice et intelligente reprend le schéma de base de la pompe à chaleur air-eau, à savoir la transformation de calories puisées dans l’air extérieur en eau chaude, et ce, grâce à un double échangeur. Toutefois, un autre système de chauffe vient se greffer en complément de ce processus : une chaudière à condensation est reliée à l’unité intérieure de la pompe à chaleur. Ainsi lorsque les températures atteintes ne permettent plus le fonctionnement optimal de la pompe à chaleur, la chaudière vient en appui et permet ainsi de pallier les lacunes de la pompe. La chaudière vient en appui de la pompe à chaleur. Grâce à un tel dispositif, la chaleur produite n’est jamais altérée par les variations de température extérieure.

Ce mécanisme est mis en place grâce à un système intelligent qui permet de réguler en temps réel le fonctionnement de chaque générateur pour optimiser la chaleur produite. Ainsi les deux systèmes peuvent fonctionner simultanément sans problème !

Le coût d’un tel dispositif est assez important même s’il varie d’un fournisseur à un autre : comptez entre 4 500 € et 10 000 €. Si le coût est plus important qu’une simple chaudière (dû au fait qu’une pompe à chaleur est intégrée au système), elle utilise néanmoins une source gratuite qui est l’air extérieur ! Il faut donc garder à l’esprit que la consommation de gaz sera par conséquent beaucoup moins importante.

Si vous êtes séduit par cette technologie, des aides au financement sont proposées pour faciliter l’achat de cet appareil.