Pompes à chaleur
Un réfrigérateur à l’envers !
Pour cerner le principe de la pompe à chaleur (PAC), on peut raisonner avec une machine qui nous est familière : le réfrigérateur dont la fonction est de puiser la chaleur à l’intérieur, ce qui en abaisse la température, puis la rejeter à l’extérieur, dans l’air de la cuisine.
Machine à fabriquer du froid, mais aussi du chaud ! Il suffit de mettre la main sur la grille à l’arrière du réfrigérateur pour le constater. Du point de vue de la cuisine, c’est un radiateur !
La PAC peut donc être imagée comme un réfrigérateur qui refroidit l’extérieur et dont la grille arrière est installée dans votre logement sous la forme de plancher chauffant par exemple.
En savoir plus sur le principe de fonctionnement d'une PAC.
Où puiser la chaleur ?
Il existe 3 grandes familles de PAC :
Comment restituer la chaleur ?
Selon le type de PAC, différents émetteurs peuvent équiper l’installation :
- Un plancher chauffant formé de tubes noyés dans une dalle béton dans lesquels circule de l’eau du circuit de chauffage ou directement le fluide frigorigène (dans ce cas, on parle de PAC à détente directe).
- Des radiateurs basse température qui fonctionnent avec une eau entre 45 et 50 °C.
- Des ventilo-convecteurs qui diffusent de l’air chauffé dans les pièces grâce à un ventilateur. Des sensations d’inconfort peuvent survenir, dues aux mouvements d’air et à sa mauvaise répartition dans la pièce.
Peut-on raccorder une PAC sur un circuit de radiateurs haute température existant ?
Oui, il existe des PAC qui permettent d’élever suffisamment la température pour un raccordement sur des radiateurs classiques. Il faut donc s’assurer que la PAC est adaptée à cet usage. Cependant, le rendement est forcément moindre qu’avec des émetteurs basse température (plancher chauffant ou radiateurs basse température) puisqu’il faut plus d’énergie électrique afin d’élever la température du circuit de chauffage.
Air/Air, Air/Eau, Sol/Eau ... c’est quoi ?
On parle selon les modèles de PAC air/air, air/eau, sol/sol, eau/eau … Le premier terme désigne l’origine du prélèvement et le second, le mode de distribution de la chaleur. Seule exception : la PAC eau glycolée/eau qui puise la chaleur dans le sol, avec des capteurs enterrés contenant de l’eau glycolée.
A quoi correspond le COP ?
Le coefficient de performance ou COP, d’une machine correspond au rapport entre l’énergie utile (restituée pour le chauffage) et l’énergie électrique (facturée) nécessaire pour faire fonctionner le compresseur de la PAC. Plus il est élevé, plus le système est performant. Par exemple, un COP égal à 3 signifie que l’énergie restituée pour le chauffage est 3 fois supérieure à l’énergie électrique consommée.
Dans la pratique, plus l'écart entre la température du milieu où est puisée la chaleur et celle du milieu où est restituée la chaleur est faible, plus le COP est bon. Donc :
- Le COP diminue fortement quand la température de l’air extérieur chute (PAC air/air ou air/eau).
- Le COP est meilleur avec des émetteurs basse température.
Attention ! Le COP de la PAC annoncé par le fabricant ne permet pas d’en déduire des économies de chauffage, car les performances sont données pour des conditions standards (exemple : 7°C extérieur, 35°C dans le circuit de chauffage) et ne prennent pas en compte les pertes de distribution, les consommations annexes (ventilateur, circulateur, organe de dégivrage ...), ni la mise en œuvre de l'installation (dimensionnement, pose ...).
Pour conclure : les PAC consomment d’autant plus d’électricité que les températures sont froides. En période de grand froid, une maison ancienne, relativement mal isolée et équipée d’une PAC peut ainsi représenter une consommation comparable à un logement chauffé avec des convecteurs à effet Joule.
Une pompe à chaleur réversible, c'est mieux ?
On dit d’une PAC qu’elle est réversible lorsqu’elle peut produire de la chaleur ou du rafraîchissement. Pour cela, on inverse le cycle du fluide frigorigène : la PAC puise les calories dans le logement et les rejette à l’extérieur.
L’installation d’un système réversible incite à une consommation électrique supplémentaire en été !
Avant de penser rafraîchissement (et donc consommation d’électricité), mieux vaut adopter des mesures évitant le recours à la climatisation (protections solaires, végétalisation, rafraîchissement nocturne par ventilation, réduction des émissions de chaleur des appareils électriques).
La production d'eau chaude sanitaire
On peut obtenir de l’eau chaude sanitaire de deux façons avec une pompe à chaleur :
- Avec la PAC qui assure le chauffage de la maison :
Cette fonction n’est assurée que pendant la période de chauffage de l’habitation.
En dehors de cette période, une résistance électrique ou une installation solaire prend le relais.
- Avec un chauffe-eau thermodynamique :
C’est un système indépendant (pas de fonction chauffage, uniquement ECS).
Il peut fonctionner toute l’année.
Une PAC performante, c'est bien ...
… Mais une PAC installée dans un logement bien isolé, c’est mieux !
Si vous voulez installer une PAC chez vous, il est préférable de réaliser au préalable une bonne isolation de votre logement. Ceci permet à la PAC de fonctionner à basse température, ce qui améliore son rendement. Vous pouvez ainsi choisir une PAC moins puissante, donc moins coûteuse.
Et l'effet de serre ?
Les fluides frigorigènes sont plus néfastes que le CO2 en termes de potentiel d’effet de serre, de l’ordre de plusieurs centaines de fois. Certes ils sont censés rester confinés dans le circuit de la pompe à chaleur. Mais les fuites ne sont pas exclues et la principale interrogation porte sur le déclassement en fin de vie. Le fluide est-il correctement récupéré et recyclé ? De plus, contrairement aux idées reçues, la production d’électricité en France s'accompagne d'émissions de CO2. En effet, le parc nucléaire n’est pas adapté aux pointes de consommation qui se produisent en hiver. Il faut alors recourir aux centrales à combustibles fossiles qui émettent beaucoup de gaz à effet de serre.
Pour aller plus loin :
