Il y a pompe à chaleur et … pompe à chaleur !

Mais quand nous parlons de pompes à chaleur (aussi appelées “PAC”) parlons-nous de PAC air / air, PAC air /eau, PAC eau / eau, PAC géothermique, ou encore PAC hybride … ? Quelles différences ? Quels avantages et inconvénients ? On vous aide à y voir plus clair !

La pompe à chaleur est un équipement qui produit du chaud et du froid en prélevant les calories d’une source extérieure (air, sol ou eau) pour les transférer au bâtiment à chauffer, ou à rafraîchir. Pour cela, un fluide frigorigène passe successivement par un cycle de compression puis détente pour transmettre la chaleur, ou le froid, à l’intérieur du bâtiment.

Le principe de fonctionnement est donc fondamentalement différent des systèmes de chauffage fossile reposant sur la combustion. Nous passons du monde de la combustion, à celui de la compression, et donc à un nouvel univers technique. Cela a un avantage fondamental : la PAC restitue plus d’énergie utile qu’elle n’en consomme pour son fonctionnement ! Elle permet donc de concilier confort thermique et performance environnementale.

Cette performance est mesurée par le coefficient de performance (“COP”) de l’équipement qui correspond à son rendement énergétique : en pratique il s’agit du rapport entre l’énergie électrique utilisée, et l’énergie thermique produite. Pour reprendre l’exemple du schéma ci-dessus, une pompe à chaleur avec un coefficient de 3 consommera 1 kWh d’électricité pour produire 3 kWh de chaleur. Les constructeurs indiquent généralement le COP nominal qui est déterminé en laboratoire avec une source extérieure à une température de 7 °C. Le COP effectif après installation sera légèrement inférieur à cette valeur, puisque la pompe à chaleur ne fonctionnera pas uniquement sous des conditions optimales.

Découvrons les spécificités et performances des différents modèles de pompes à chaleur :

• La pompe à chaleur air / air
  • Elle prélève les calories dans l’air extérieur : plus la température de ce dernier est élevée, plus la production de chaleur est performante (attention aux périodes de grand froid !)
  • La chaleur, ou le froid, est transmis au bâtiment via des émetteurs de type ventilo-convecteurs
  • Le COP effectif d’une telle solution est généralement compris entre 2 et 3
  • A retenir : un équipement qui fournit du chaud et du frais, performant dans les régions aux températures modérées, et qui nécessite des émetteurs spécifiques

• La pompe à chaleur air / eau
  • A l’instar de la pompe à chaleur air / air, elle prélève les calories dans l’air extérieur et les transfère à un fluide caloporteur qui circule dans le réseau du bâtiment pour fournir la chaleur, ou du frais
  • Les émetteurs sont donc de même type que dans le cas d’une chaudière au fioul ou gaz naturel (radiateurs à eau, plaques ou planchers chauffants, etc.). Un point d’attention à souligner : les pompes à chaleur air / eau sont généralement adaptées à une distribution basse température (jusqu’à ~50 °C) et il convient donc d’adapter son système de chaleur en conséquence (réseau de distribution, émetteurs, isolation, etc.). Un appoint, ou une pompe à chaleur air / eau haute température (> 60 °C) peut être nécessaire pour certains cas avec d’anciens circuits de chauffage.
  • Le COP effectif d’une pompe à chaleur air / eau est aussi compris entre 2 et 3 et tend à dépasser celui d’une pompe à chaleur air / air
  • A retenir : un équipement performant reposant sur un réseau de distribution similaire à celui des chaudières à combustible fossile, un appoint peut être nécessaire selon les températures

• La pompe à chaleur eau / eau, ou pompe à chaleur géothermique
  • Les pompes à chaleur eau / eau puisent leurs calories dans le sol : elles profitent donc d’une source à température constante garantissant un haut niveau de performance
  • Tout comme la pompe à chaleur air / eau, le système de distribution de chaud est similaire à celui utilisé avec une chaudière à combustible fossile, il peut donc être réutilisé sous couvert d’un dimensionnement adapté
  • Il existe différents types de géothermie : de très basse énergie, de haute énergie, profonde, sur nappe ou champ de sondes, etc. permettant de couvrir de nombreux usages !
  • Le COP effectif d’une pompe à chaleur géothermique dépasse 3 et peut aller au-delà de 5 pour certaines installations
  • A retenir : la solution la plus performante d’un point de vue énergétique, qui nécessite une expertise technique plus poussée pour sa mise en oeuvre et un investissement plus conséquent

• La pompe à chaleur hybride
  • Il s’agit de la combinaison d’une pompe à chaleur et d’une chaudière à combustible fossile (généralement une chaudière gaz à condensation)
  • La présence d’une chaudière fossile permet d’assurer le relais de la pompe à chaleur lors des pointes de consommation et lorsque les conditions environnementales ne permettent pas une performance optimale de la pompe à chaleur
  • Le COP d’une pompe à chaleur hybride dépend de la combinaison des usages de la pompe à chaleur et de la chaudière
  • À retenir : la pompe à chaleur hybride lève les limites d’une pompe à chaleur aérothermique (PAC air / air ou air / eau) ou géothermique, mais se révèle plus émettrice en gaz à effet de serre car elle ne permet pas de s’affranchir totalement des énergies fossiles