Pompe à chaleur : comment ça fonctionne ?
Connaissez-vous la pompe à chaleur ? Il s'agit d'un système de chauffage pratique qui présente de nombreux avantages écologiques et économiques. La pompe à chaleur capte les calories présentes à l'extérieur de la maison, dans l'eau souterraine par exemple, le sol ou l'air puis les achemine à l'intérieur de l'habitation pour la chauffer. Elle présente l'avantage non négligeable de ne nécessiter aucun combustible et de n'utiliser que très peu d'électricité pour le fonctionnement de la pompe. Pour mieux comprendre, sachez que le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est le même qu'un réfrigérateur mais de manière inversée. Il existe d'ailleurs des pompes à chaleur réversibles que l'on appelle aussi clim réversible. Elles chauffent alors la maison en hiver et la rafraîchissent en été en faisant baisser la température de 3 à 4°. Il faut savoir qu'il existe 3 grandes familles de pompe à chaleur (PAC) : géothermique, aérothermique et aquathermique avec chacune ses avantages et ses inconvénients.
Pompe à chaleur géothermique
Elle puise son énergie dans le sol. Ses capteurs sont enterrés horizontalement ou verticalement selon la configuration du terrain. Si l'énergie provient d'une nappe phréatique, elle nécessite un forage. La chaleur captée est portée à la température souhaitée et diffusée, soit par un plancher chauffant, soit par des radiateurs, soit par des ventilo-convecteurs.
- Le + : des performances élevées et constantes même sous des climats rigoureux.
- Le - : des travaux importants et des démarches administratives à prévoir.
Les pompes à chaleur géothermiques offrent un COP de 3,5 à 5 selon l'installation et le type de pompe. Le COP est le coefficient de performance qui analyse la performance énergétique d'une pompe à chaleur. Il est donc le nombre de kWh produit pour 1 kWh consommé. Plus le chiffre est élevé, plus le système est performant en sachant que la maximale est de 7.
Pompe à chaleur aérothermique :
Elle capte la chaleur de l'air, la monte en température avant de la libérer par un sol chauffant, des radiateurs ou ventilo-convecteurs.
La plupart du temps, elle est composée d'une unité extérieure et d'une ou plusieurs unités intérieures, en consoles ou murales.
- Le + : une grande souplesse d'installation, en construction comme une rénovation.
- Le - : peut nécessiter un chauffage d'appoint dans les périodes de grands froids.
Pompe à chaleur aquathermique
Il est également possible de puiser la chaleur d'une nappe phréatique située sous la maison. Le captage des calories de l'eau pour les restituer au système de chauffage exige le creusement de deux forages : l'un pour le captage, l'autre pour le rejet de l'eau dont on aura extrait les calories. Si cette installation est de fait coûteuse, elle offre toutefois un COP supérieur à la géothermie et l'aérothermie. En effet, la température de l'eau, contrairement à celle du sol, est constante toute l'année. Malheureusement, tout le monde ne dispose pas d'une nappe phréatique sous sa maison.
Les critères de choix d'une pompe à chaleur
Le choix doit tenir compte des conditions d'exposition (spécificités climatiques, proximité de point d'eau de surface ou souterrain, nature du sol, etc.). Pour un même site, il sera différent selon les objectifs à atteindre : faut-il chauffer un local d'habitation ou commercial, neuf ou en rénovation, une piscine, une serre, produire aussi du froid ? Quel est le budget ? Faut-il prévoir un apport complémentaire de calories ? Par quel moyen ? Les questions sont multiples et appellent des réponses encore plus nombreuses.
Les pompes à chaleur sont distinguées par l'élément dans lequel elles tirent les calories (émetteur) et la façon dont elles les restituent dans le milieu à traiter (récepteur). Voici les différents modèles :
Pompe à chaleur air-air
Le principe : l'air extérieur réchauffe l'air du local. Ce type de pompe à chaleur récupère la chaleur extérieure pour la renvoyer vers l'intérieur. Elle est compatible avec les systèmes de chauffage électriques et peut être réversible et donc apporter de la fraîcheur dans la maison. L'avantage est qu'elle s'installe aussi bien dans une maison que dans un appartement, dans du neuf comme du rénové. L'inconvénient : en dessous d'une certaine température, le système perd en efficacité et le chauffage d'appoint est inévitable. Aussi, elle est non éligible au crédit d'impôt.
Pompe à chaleur air-eau
Le principe : l'air extérieur réchauffe l'eau des radiateurs.
Deux modèles de pompes à chaleur air-eau se partagent aujourd'hui le marché :
- la pompe à chaleur air-eau monobloc : les différents composants de la pompe à chaleur, le module hydraulique et le compresseur, ne forment qu'un seul et même bloc ;
- la pompe à chaleur air-eau bibloc : dans ce modèle, chaque élément de la pompe à chaleur est séparé : le module hydraulique à l'intérieur de l'habitation, le compresseur à l'extérieur. La jonction entre les deux est alors assurée par une liaison frigorifique.
Pour choisir une pompe à chaleur air-eau adaptée à vos besoins, plusieurs critères peuvent être pris en compte :
- le type de pompe : sensiblement plus chère à l'achat et plus complexe à installer, la pompe à chaleur air-eau bibloc affiche des performances supérieures à sa concurrente monobloc.
- le type de technologie : on distingue dans ce critère les pompes à chaleur air-eau basse température et les pompes à chaleur air-eau haute température. Dans le premier cas, la température de l'eau à sa sortie avoisine les 40°C (ce qui convient parfaitement pour une construction neuve). Dans le second cas, l'eau atteint une température supérieure à 60°C (une solution plus adaptée à la rénovation).
Pompe à chaleur eau-eau
Le principe : les calories de l'eau sont captées dans le sous-sol. Les pompes à chaleur eau/eau permettent de transmettre la chaleur de l'eau captée dans le sous-sol du réseau de capteurs extérieurs au circuit de chauffage à l'intérieur de la maison. Très efficace, le COP de ce type de pompe à chaleur peut atteindre 5.
Pompe à chaleur sol-eau
Le principe : comparable mais capable d'alimenter des radiateurs. La technique sol/eau utilise la chaleur du fluide produite par les capteurs extérieurs pour chauffer l'eau servant à alimenter le système de chauffage intérieur.
Pompe à chaleur sol-sol
Le principe : elle capte les calories dans un circuit enterré pour les restituer dans un plancher chauffant. Les systèmes sol/sol font circuler le fluide frigorigène du réseau de capteurs extérieurs enterrés au réseau de tubes intérieurs constituant le plancher chauffant. Ce système est particulièrement performant.
Prix d'une pompe à chaleur
Le coût d'installation d'une pompe à chaleur dépend du système adopté en fonction des besoins et de la configuration de la maison, mais aussi de la surface à chauffer. L'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) fournit des prix indicatifs pour les différents systèmes. Si on puise la chaleur du sol par le biais de capteurs horizontaux, il faut compter entre 85 € et 135 € par mètre carré chauffé. Avec des capteurs verticaux, le prix grimpe entre 145 € et 185 € par m². Les pompes à chaleur puisant les calories de l'air pour chauffer la maison représentent un investissement variant entre 60 € et 90 € par m² de surface chauffée. Enfin les PAC puisant la chaleur dans les nappes souterraines coûtent de 80 € à 130 € par m² à chauffer.
Avec une dépense souvent située entre 15 000 et 20 000 euros, près de 15 ans sont parfois nécessaires pour l'amortissement de cet investissement. Un appareil offrant un COP situé entre 3 et 5 peut toutefois représenter une économie d'énergie de l'ordre de 70% par rapport à un chauffage traditionnel.
Aides financières pour installer une pompe à chaleur
- Le crédit d'impôt
Un crédit d'impôt peut vous être accordé pour l'achat d'une pompe à chaleur. C'est le cas pour les PAC de type géothermique (sol/eau ou eau/eau) ou air/eau dont le cœfficient opérationnel de performance (COP) est supérieur ou égal à 3,3. Le crédit d'impôt n'est en effet plus accordé pour les pompes à chaleur de type air/air depuis fin 2009.
Le crédit d'impôt porte sur le prix des équipements et des matériaux, hors main d'œuvre. Le montant des dépenses ouvrant droit au crédit d'impôt ne peut excéder, sur une période de cinq années consécutives :
- 8 000 euros pour une personne seule
- 16 000 euros pour un couple
- avec une majoration de 400 euros par personne à charge
Quant au taux du crédit d'impôt, il varie selon le type d'installation :
- il est de 26 % pour une pompe à chaleur sol/eau ou eau/eau
- et de 15 % pour une pompe à chaleur air/eau.
Dans le cas de l'achat d'une maison neuve, le matériel doit avoir été intégré par le vendeur ou le constructeur. Dans le cas d'une rénovation ou d'une construction, la PAC doit être fournie par l'installateur qui devra vous fournir une attestation.
- TVA à 7%
Pour l'achat du matériel et son installation, vous pouvez également bénéficier d'une TVA réduite à 7% si l'investissement concerne une résidence principale ou secondaire achevée depuis plus de deux ans. Le taux reste à 19,6% pour les pompes à chaleur air/air.
- Autres aides et subventions
L'Agence Nationale de l'Habitat (ANAH) peut également vous accorder une aide pour l'installation d'une pompe à chaleur. Pour cela, votre logement doit avoir plus de quinze ans et être votre résidence principale ou celle de vos locataires.
Les régions, les communes ou les départements participent aussi parfois au financement de ce type de chauffage. Renseignez-vous auprès de ces différentes collectivités locales.
Enfin, EDF propose parfois un prêt à taux préférentiel pour réaliser ces travaux d'installation. Pour bénéficier de ce type de financement avantageux, il faut notamment que le matériel réponde aux exigences du label Promotelec. Renseignez-vous auprès de votre agence EDF.
Installation d'une pompe à chaleur
Il est fortement conseillé de faire appel à un professionnel pour installer une pompe à chaleur chez soi, d'autant plus que c'est une condition pour bénéficier du crédit d'impôt très incitatif. L'Association française pour les pompes à chaleur (AFPAC) regroupe des installateurs expérimentés sous la démarche qualité QUALIPAC, afin de garantir au client la mise en place d'une PAC performante.
En fin de vie, une pompe à chaleur géothermique doit être démontée par un professionnel, car le fluide que contient le système est très polluant, en particulier pour les anciens modèles. Vous trouverez la liste des entreprises habilitées à manier ce type de fluide en vous adressant à la préfecture. Les fluides seront ainsi recyclés ou détruits. >> Installer une pompe à chaleur
Entretien d'une pompe à chaleur
Dans le cas d'une pompe à chaleur aérothermique, la circulation de l'air autour de l'unité extérieure ne doit être entravée par aucun obstacle. Assurez-vous donc régulièrement qu'aucun débris ne vienne empêcher l'air de circuler normalement. Les pompes géothermiques ne nécessitent en revanche pas d'entretien particulier. D'une façon générale, il convient tout de même de vérifier régulièrement la pression de la pompe à chaleur, de s'assurer qu'il n'y ait pas de fuite de liquide frigorigène et de dépoussiérer les émetteurs de chaleur, lorsqu'il s'agit de radiateurs ou de ventilo-convecteurs.
L'ADEME préconise un entretien annuel de la pompe à chaleur. Il faut pour cela faire appel à un spécialiste qui vérifiera notamment l'étanchéité du circuit dans lequel circule le fluide frigorigène. Vous pouvez en outre opter pour un contrat de maintenance.