Pompe à chaleur : fonctionnement types et avantages

pompe à chaleur
Chaque jour notre environnement stock l’énergie que nous dispense le soleil. Il est maintenant possible de récupérer cette énergie gratuite grâce aux pompes à chaleur.
La pompe à chaleur (PAC) est un dispositif thermodynamique qui capte la chaleur présente dans un milieu extérieur (eau d’une nappe, air environnant, sol du jardin) pour la restituer encore plus chaude à l’intérieur à un coût très économique.

La PAC réalise donc une économie d’énergie en utilisant des énergies renouvelables. Vous n’aurez plus besoin de votre chaudière ou de vos radiateurs électriques pour vous procurer de la chaleur.Pour information : Vous utilisez tous les jours une pompe à chaleur : votre réfrigérateur. La chaleur est extraite de l’intérieur du réfrigérateur, vers l’extérieur (la cuisine).

Parfaitement adaptée à votre maison, la pompe à chaleur peut aussi chauffer votre piscine ou votre eau sanitaire, l’utilisation de cette dernière est en très forte croissance : + 100% par an.

Comment fonctionne les pompes à chaleur ?

Le principe de fonctionnement des pompes à chaleur est similaire à celui d’un réfrigérateur, qui refroidit son intérieur en chauffant la cuisine. La pompe à chaleur possède un résultat inverse.
Tout repose sur le changement d’état d’un fluide frigorigène utilisé en circuit fermé. C’est le liquide contenu dans la PAC qui va transporter la chaleur. L’évaporation de ce fluide entraîne la production de froid due à une absorption de la chaleur et sa condensation provoque un dégagement de chaleur.

Grâce à ce processus la pompe à chaleur prélève la chaleur stockée, à une valeur de température faible, dans la terre, l’eau ou l’air qui nous entoure et augmente sa température pour la rediffusez dans votre habitat. C’est dans ce stock de chaleur, appelé « source chaude », que l’on va puiser la chaleur nécessaire pour le chauffage. Ce stock de chaleur est renouvelé par le soleil, la pluie et le vent en permanence, ce qui fait de cette réserve un stock inépuisable et gratuit.

Cette pompe peut fonctionner dans un seul sens pour envoyer du chaud ou du froid ou bien dans les deux sens, dans ce cas elle est qualifiée de réversible.

fonctionnement pompes à chaleur géothermie et aérothermie

Les différents types de pompes à chaleur

Il existe 2 types de pompes à chaleur

  • Les pompes à chaleur géothermiques, qui puisent la chaleur dans le sol ou l’eau d’une nappe grâce à un réseau de capteurs ou de forage. Ce sont les PAC Sol/eau, Sol/sol et Eau/eau.
  • Les pompes à chaleur aérothermiques, qui puisent la chaleur directement dans l’air ambiant, extérieur ou intérieur au logement. Ce sont les PAC Air/eau et Air/ air.

Parmi ces deux types de pompe à chaleur il existe :

  • Les PAC à détente directe, un seul circuit : le fluide frigorigène circule en circuit fermé dans la pompe, les capteurs et les émetteurs de chaleur. Ce type de pompe à chaleur contient beaucoup de fluide frigorigène. Il s’agit des pompes à chaleur Air/air et Sol/sol.
  • Les PAC mixtes, deux circuits : celui du fluide frigorigène des capteurs et de la pompe à chaleur et celui de l’eau chaude des émetteurs. Ce sont les pompes à chaleur Air/eau et Sol/eau.
  • Les PAC à fluides intermédiaires, trois circuits : le circuit frigorifique de la pompe à chaleur, le circuit des capteurs où circule de l’eau additionnée d’antigel, le circuit qui alimente en eau chaude les émetteurs. Il s’agit de la pompe à chaleur Eau/eau.

Une solution écologique utilisant des énergies renouvelables

Les quantités d’énergie contenues dans l’air, l’eau et le sol se renouvellent sans cesse grâce au soleil et aux pluies.
Choisir de se chauffer avec une pompe à chaleur, c’est faire le choix d’utiliser une énergie non polluante et respectueuse de la nature.

Les énergies renouvelables représentent une solution écologique et économique.
En effet, la pompe à chaleur utilise de la chaleur naturelle qui est accessible partout et inépuisable à la différence des énergies fossiles qui diminuent et s’épuisent (pétrole, gaz et charbon).
Il est important de noter que l’exploitation de la chaleur du sol, de l’air ou de l’eau n’entraîne pas de combustion. Ainsi, aucun gaz à effet de serre n’est émis. La pompe à chaleur ne rejette alors aucun CO² dans l’air.
L’énergie émise par les pompes à chaleur représente l’énergie du développement durable.

Pourquoi opter une pompe à chaleur ?

Du fait de la diminution des énergies fossiles, la PAC représente une solution d’avenir pour faire face à la hausse des prix, la pénurie et l’émission de dioxyde de souffre et de dioxyde d’azote dans l’environnement.

En plus des raisons écologiques la PAC est pratique et économique.

Une solution pratique

L’installation de votre PAC est quasiment invisible et prend moins de place qu’une installation traditionnelle au gaz ou au fioul. Il est naturellement envisageable de raccorder la PAC sur votre système existant afin de conserver votre réseau de chauffage.
Certaines PAC sont réversibles : elles offrent la possibilité d’alterner le chauffage et la climatisation.

En plus de son confort d’utilisation, la PAC ne vous empêchera pas de jardiner ! Cela est même recommander pour faciliter l’eau de pluie à s’infiltrer dans le sol.
Votre confort au quotidien est assuré par la diffusion d’un air sain, jamais trop sec, qui vous garantit une bonne qualité de vie.

Afin de vous faciliter la vie, les systèmes solaires associés aux pompes à chaleur pour chauffer votre eau et votre maison, sont des systèmes robustes et fiables qui demandent peu d’entretient.

Une solution économique

Avec la pompe à chaleur aucun risque de pénurie n’est envisageable puisque l’énergie utilisée est une énergie renouvelable.

Avec l’achat d’une PAC, vous constaterez sur vos factures que le retour sur investissement est rapide. En effet, l’économie sur votre facture d’énergie peut être divisée par 2.
L’achat d’une pompe à chaleur peut donner droit à des aides financières comme le crédit d’impôt. Ainsi vous pourrez déduire un pourcentage de crédit d’impôt du prix TTC de l’achat de la pompe.

L’utilisation d’une pompe à chaleur vous permet de réalisez des économies sur votre facture d’énergie. En effet, pour 1 kWh d’énergie électrique, la pompe à chaleur restitue 3 à 4 kWh de chaleur pour votre maison.
La consommation électrique d’une petite pompe à chaleur est quant à elle assez faible, de l’ordre de 1000 watts, soit près de deux fois moins qu’une bouilloire électrique !!!

pompe à chaleur jardin

Les pompe à chaleur hautes températures

Les pompes à chaleur sont capables de prendre en charge votre système de radiateur ancien et de se substituer votre chaudière.

Ce système peut aussi chauffer votre eau sanitaire jusqu’à 65°C. En effet, il produit de l’eau chaude sanitaire de la même façon qu’une chaudière.
Les PAC haute température remplissent leur fonction même durant une période de grand froid.

Quel est la composition d’ une pompe à chaleur

Le dispositif est constitué d’un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène qui change d’état (liquide ou gazeux) en fonction des 4 organes qu’il traverse.

Dans l’évaporateur, la chaleur prélevée dans le sol par les capteurs est transférée au fluide frigorigène qui se vaporise et donc passe de l’état liquide à gazeux.
Dans le compresseur électrique, le fluide est comprimé ce qui provoque l’augmentation de sa température.
Dans le condenseur, le fluide frigorigène cède sa chaleur au fluide du circuit de chauffage, et redevient liquide.
Dans le détendeur, la pression du liquide frigorigène est abaissée, ce qui amorce sa vaporisation pour un nouveau cycle.

Comment bien choisir sa pompe à chaleur

Coefficient de performance

Les performances des pompes à chaleur s’expriment par des coefficients qui rendent compte de leur efficacité en fonction de l’énergie qu’elles consomment.
Pour 1 kWh d’électricité consommée les PAC restituent entre 2 et 4 kWh de chaleur. Par exemple pour une pompe à chaleur qui consomme 1 kWh d’électricité et qui restitue 3 kWh de chaleur, on dit que son COP (coefficient de performance) est de 3.

Il est à noter que le coefficient de performance énergétique d’une pompe à chaleur est établi par le fabricant (il est valable pour une température d’essai donnée). Ainsi, lorsque le milieu est plus froid que la température d’essai, la performance de la pompe a chaleur diminue et devient inférieure au COP prévu. Inversement, si le milieu est plus chaud, la performance sera supérieure au COP annoncé.

L’agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie conseil donc l’installation d’une pompe à chaleur ayant le COP le plus élevé possible et en tout cas supérieur à 3,3.
De plus, les appareils éligibles au crédit d’impôt doivent avoir un COP supérieur à 3 (+ autres conditions)

Type d’énergie et système de diffusion

Les pompes à chaleur sont classées en fonction de l’énergie qui sera utilisée : air, eau ou sol et du système de diffusion qui sera employé : air, eau ou sol.

Energie :

  • Sol : la pompe puise la chaleur dans la terre, dans les sous-sols. On parle de géothermie.
  • Eau : la pompe puise la chaleur dans les nappes phréatiques souterraines, les lacs ou encore les points d’eau avoisinants. On parle d’hydrothermie (parfois aussi de géothermie).
  • Air : la pompe puise la chaleur dans l’air ambiant. Le procédé s’appelle alors aérothermie.

Système de diffusion :

  • Eau : la pompe porte l’eau à température élevée jusqu’aux radiateurs basse température ou au plancher chauffant (on parle alors parfois de diffusion sol).
  • Air : la pompe porte l’eau à température élevée jusqu’aux ventilo-convecteurs qui pulsent de l’air chaud dans toute la maison.

Les options éventuelles

Avant de choisir sa pompe à chaleur il est important de savoir si vous désirez chauffer votre eau sanitaire ou si vous voulez aussi rafraîchir votre maison.
Les PAC géothermiques les plus répandues sont celles à capteurs horizontaux. Elles sont moins coûteuses que les PAC à capteurs verticaux mais elles ont besoin d’une surface de terrain plus importante.
Ces pompes à chaleur sont avant tout réservée au chauffage des maisons individuelles.

Changer pour une pompe à chaleur sans que cela se voit

Coté jardin

Aucune installation n’est visible et votre jardin ne subit aucune transformation apparente.
Les capteurs géothermiques sont enterrés soit horizontalement, soit verticalement, ou sur une nappe phréatique, selon votre terrain, ce qui permet de conserver l’esthétique initiale de celui-ci.

Coté maison

La pompe à chaleur est placée discrètement à l’intérieur de l’habitation.
L’appareil ne demande ni conduit de fumée, ni stockage, et ne dégage aucune odeur. Ses dimensions et son design lui permettent d’être installé où bon vous semble.
Associés à la pompe à chaleur, les planchers chauffants, radiateurs et ventilo-convecteurs irradient toutes les pièces du logement, d’une chaleur tempérée.
Plancher chauffant : aucun impact visuel.
Radiateur : même emplacement que pour un chauffage classique.
Ventilo-convecteur : dimensions réduites.

Vous pouvez combiner à la PAC différents modules :

  • pour le chauffage
  • pour l’eau chaude sanitaire
  • pour chauffer la piscine

Quelle solution de captation d’énergie choisir?

Selon vos besoins et votre situation, plusieurs modes d’extraction de la chaleur du sol sont possibles.

Captage horizontal

pompes à chaleur géothermie captage horizontale

Captage vertical

pompes à chaleur géothermie captage vertitcale

Captage nappe phréatique

pompes à chaleur géothermie captage nappe phréatique

Vous faites construire

Si le terrain autour de votre maison s’y prête vous pouvez installer tout type de captage.
Le terrain est trop petit (moins de 200 m²), et/ou présente des inconvénients (arbres, sol rocheux…) seul le captage horizontal est impossible.

Vous faites remplacer votre chauffage

Vous avez les mêmes possibilités que pour une construction neuve, à quelques restrictions près (faire vérifier l’isolation et remédier à tout problème ; l’installation d’un plancher chauffant nécessite une rénovation lourde).

L’installation ou la désinstallation une PAC

La pompe à chaleur est un équipement sophistiqué. C’est pour cette raison qu’il est déconseillé et même dangereux de l’installer soi-même. En effet, le fluide contenu à l’intérieur est très nocif et toute manipulation peut entraîner une fuite de ce dernier.
Il est donc important de prendre un installateur professionnel pour installer et désinstaller votre pompe à chaleur. De plus, cette condition est nécessaire pour bénéficier du crédit d’impôt.

L’installateur doit être un spécialiste en chauffage par géothermie ou aérothermie : il doit avoir reçu une formation spécifique pour assurer à la fois l’étude préalable de votre projet, mais aussi l’installation et le service après vente de votre pompe à chaleur.

Quelle est la durée de vie de l’installation

Comme une chaudière classique, la pompe à chaleur a une durée de vie de l’ordre de 15 ans. Les capteurs enterrés ont une durée de vie beaucoup plus longue, supérieure à 40 ans.
Pour que l’installation conserve ses performances et dure longtemps, il faut la faire surveiller et l’entretenir par un spécialiste environ tous les ans. Notamment le compresseir, son entretien est fondamental pour éviter toute surconsommation.

En fin de vie, la pompe à chaleur doit être démontée par un spécialiste qui récupérera le fluide frigorigène pour le recycler ou le détruire.

Comment réaliser une installation avec un forage vertical

Attention ! Les forages sont soumis à des réglementations nationales et locales, il faut faire le point sur les démarches administratives à entreprendre et contacter un spécialiste.
Il faut avant tout trouver un fabricant et/ou un installateur, puis s’informer sur les certifications.

Pour être sûr de la faisabilité de votre projet il vous est conseillé de vous adresser au Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) ou bien à une de ses agences régionales. Vous pouvez aussi faire appel à la Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement (DRIRE).

La prochaine étape consiste à trouver un foreur professionnel. Surtout, si vous souhaitez vous équiper du captage par sonde. Pour s’adresser à un foreur spécialisé vous devez consulter la liste des « Foreurs Qualité PAC ».