Fonctionnement d’une pompe à chaleur : le guide pour tout comprendre

Le fonctionnement d’une PAC : un cycle par étapes

Une pompe à chaleur se compose de plusieurs éléments qui assurent le cycle de chauffage : un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur.

Le cycle s’effectue en plusieurs étapes :

1. L’évaporateur capte les calories ambiantes contenues par une source énergétique via une unité placée à l’extérieur. La chaleur du fluide frigorigène augmente et passe à l’état de vapeur.
2. Le compresseur vapeur compresse et chauffe la vapeur, ce qui augmente sa pression, avant de la transmettre au condenseur.
3. Le condenseur transfère la chaleur mise à la bonne température l’eau de chauffage de circuit qui circule jusqu’aux émetteurs de chaleur (radiateurs, plancher chauffant). Pour une PAC air-air, le fonctionnement est légèrement différent comme nous allons le voir après.  
4. Le détendeur diminue ensuite la pression du fluide frigorigène avant qu’il passe par la phase d’évaporation.
5. Un nouveau cycle peut recommencer.

De (petites) différences de fonctionnement pour différents types de pompes à chaleur

Si le principe de fonctionnement général des pompes à chaleur reste le même – capter les calories à l'extérieur pour réchauffer l'intérieur – il existe plusieurs types de pompes à chaleur selon la source d’énergie utilisée et l’équipement de diffusion. Les PAC prennent alors des appellations différentes. 

Reconnaître les systèmes : le nom en dit long

Pour comprendre rapidement le fonctionnement de tel ou tel modèle, il suffit de se rapporter à son nom. Le premier mot désigne la source d’énergie utilisée tandis que le deuxième indique le mode de diffusion de la chaleur. Une pompe à chaleur air-eau capte les calories de l’air et transfère la chaleur via un circuit d’eau, une pompe à chaleur sol-sol, capte les calories dans le sol et les diffuse dans le sol, c'est à dire un plancher chauffant. 

Les PAC aérothermiques

La famille des PAC aérothermiques capte les calories contenues dans l’air extérieur, elle se compose de deux types de pompe à chaleur : les air-air et les air-eau. Ce genre de pompe à chaleur convient bien si votre logement est situé dans une région où le climat est tempéré, car la température de l'air ne doit pas trop descendre pour qu'elles restent efficientes. 

Pompes à chaleur air-air et air-eau : quelle différence ?

Ces deux appareils ont un fonctionnement similaire. Néanmoins, comme leurs noms l'indiquent, ils ne diffusent pas la chaleur de la même manière. La transmission de la chaleur avec une PAC air-air se fait via des ventilo-convecteurs. À l’inverse, une pompe à chaleur air-eau fait circuler la chaleur via un fluide caloporteur jusqu’aux émetteurs situés à l’intérieur de votre logement, comme des radiateurs ou un plancher chauffant. C'est la raison pour laquelle la PAC air-eau et recommandée pour remplacer une chaudière fioul : elle peut utiliser les émetteurs de chaleur déjà présents. Sachez également qu'elle peut aussi fournir de l’eau chaude sanitaire.

Les PAC géothermiques

Ce type de pompe à chaleur puise la chaleur dans le sol selon plusieurs manières de captage :

• le captage horizontal. Des capteurs sont positionnés entre 60 cm et 1,20 mètre de profondeur sur une surface horizontale. Ce captage nécessite une superficie importante qui doit faire 1,5 à 3 fois la superficie de l’espace habitable.
• le captage vertical. Cette technique consiste à creuser en profondeur (jusqu’à 80 voire 100 mètres !).
• le captage sur nappe phréatique. Il s’agit de positionner des capteurs au niveau des nappes phréatiques, un aquifère ou de cours d’eau souterrains.

Ces pompes à chaleur et vont prendre plusieurs dénominations en fonction du lieu de captage : eau-eau, sol-eau, sol-sol etc. Elles sont généralement considérées comme plus performantes car le sol et l'eau souterraine restent à une température quasi constante tout au long de l'année, elles subissent donc moins les variations météorologiques. Elles nécessitent néanmoins de posséder un terrain avec une profondeur ou une surface suffisante. Elles sont également plus coûteuses car l'installation nécessitent des travaux relativement importants. 

Quels sont les avantages de la pompe à chaleur ?

Bien choisies, les pompes à chaleur présentent d’excellents niveaux de performance. Elles peuvent à elles seules couvrir vos besoins en chauffage et, selon les modèles, en eau chaude. La pompe à chaleur est ensuite compatible avec différents émetteurs : plancher chauffant et radiateurs.

Comme elles puisent une partie de leur énergie dans leur environnement pour fonctionner, la consommation des pompes à chaleur en est moins élevée qu’une chaudière traditionnelle ou que que celle des radiateurs électriques. C'est pour cette raison que la pompe à chaleur est plus écologique que les autres modes de chauffage habituellement utilisés. Non seulement elle consomme de l'électricité et non des hydrocarbures, et elle le fait avec beaucoup d'efficacité énergétique. 

La PAC réversible présente quant à elle l’avantage de pouvoir fournir de l’air froid et de l’air chaud pour un confort thermique optimal été comme hiver.

Choisir le bon modèle de pompe à chaleur ? Nos conseils

Effectuez un bilan thermique de votre logement

Vous souhaitez remplacer votre ancienne chaudière pour une pompe à chaleur réversible performante ? Dans un premier temps, commencez par réaliser un bilan thermique par un professionnel RGE.

Un diagnostic des performances vous permettra d’en savoir plus sur la qualité d’isolation de votre habitation ainsi que les zones de déperdition thermiques. Une bonne isolation est essentielle avant d’envisager le remplacement de votre ancien chauffage. Sinon, les performances et les économies seront limitées !

Faites appel à un professionnel pour estimer la puissance nécessaire de votre appareil

Il est indispensable de déterminer la puissance en fonction de la surface à chauffer, de la géolocalisation de votre habitation (climat, altitude, températures observées), de son état d’isolation et de vos besoins. Un professionnel chauffagiste RGE peut vous accompagner dans votre projet afin de choisir la meilleure pompe à chaleur.

Étudiez les différentes options

Une PAC réversible qui produit de l’air frais en été et de la chaleur en été est un système 2 en 1 auquel il est intéressant de penser si vous êtes installé dans une zone soumise à de fortes chaleurs pendant de longues périodes de l’année. Si vous souhaitez une PAC pour chauffer vos pièces ainsi que l’eau sanitaire, les modèles air-eau sont plus recommandés. Étudiez les différentes options afin d’être sûr de faire le meilleur choix.

L’indice de performance COP est également un indicateur à prendre en compte lors du choix de votre appareil. On y vient plus bas !

Faites le choix d’un modèle éligible aux aides financières

L’achat d’une PAC est un véritable investissement, mais il existe des subventions pour baisser le montant de la facture. Toutes les pompes à chaleur ne sont pas éligibles aux aides. C’est notamment le cas de la PAC air-air assimilée à une climatisation.

Achetez une PAC compatible avec la configuration de votre logement et de ses équipements

L’installation d’une pompe à chaleur nécessite la pose d’une unité extérieure. En fonction de la configuration de votre habitation (appartement, maison avec jardin) et de ses équipements (radiateurs, plancher chauffant), certains modèles ne sont pas adaptés. La PAC géothermique nécessite par exemple une surface ou une profondeur conséquente.

De plus, elle est visible depuis l’extérieur et modifie une façade. Il convient donc de vous assurer que le syndic de votre copropriété accepte de tels travaux.

Trouvez une pompe à chaleur dans votre budget

Le prix varie selon son genre (aérothermique, géothermique, réversible...), sa puissance ou la complexité des travaux. L’existence d’aides financières vous permet néanmoins d’investir dans des modèles de qualité qui auront un meilleur rendement que des PAC à bas prix.

Demandez toujours plusieurs devis auprès de professionnels RGE. Comparez l’offre et les options (dépose de l’ancienne, forfait de maintenance et d’entretien…).

Le coefficient de performance : indicateur clé pour choisir vos équipements

Cet indice est indispensable pour comparer le rendement des différents modèles. Le COP (Coefficient de Performance) renseigne sur la performance de chaque pompe à chaleur. Compris entre 3 et 7, il définit le rapport entre l’énergie produite (Q2) et celle consommée par l’appareil pour qu’il fonctionne (W). En d’autres termes, COP = Q2/W.

Un équipement qui possède un COP de 3 consomme 1 kWh d’électricité pour fonctionner pour une production de 3 kWh de chauffage. L’énergie qu’elle produit est donc 3 fois supérieure à celle dont elle a besoin pour fonctionner.

Le SCOP, ou Coefficient de performance saisonnier, fournit des informations plus précises sur le rendement de ces appareils car il est mesuré sur une saison de chauffe.

PAC ou climatisation réversible : laquelle choisir ?

Sont dits réversibles les équipements dont le mode de fonctionnement permet de rafraîchir l’air intérieur en été et assument une fonction chauffage en hiver. Il existe ainsi des PAC ainsi que des climatiseurs réversibles. On assimile généralement une climatisation réversible à une PAC air-air car elle puise les calories à l’extérieur pour réchauffer votre intérieur en hiver et inverse le processus en été pour chasser la chaleur à l’extérieur.

On distingue ensuite selon le nombre d’unités installées à l’intérieur des circuits split (une seule) ou multisplit (plusieurs).

Choisissez le modèle selon vos besoins en gardant en tête que les climatisations réversibles ou PAC air-air ne sont pas éligibles aux aides financières.

Profitez d’aides pour votre projet de rénovation énergétique

Il existe plusieurs aides financières pour installer une pompe à chaleur :

• MaPrimeRenov’,
• Prime Coup de Pouce dans le cadre des CEE,
• Éco-PTZ,
• Aides locales attribuées par les collectivités,
• Taux de TVA réduit à 5,5%.

Pour les obtenir, il y a certaines conditions à respecter : type de pompe à chaleur et performances du modèle, ressources de votre foyer ou encore faire appel à un professionnel RGE.