La pompe à chaleur : comment ça marche ?

Le principe d’une pompe à chaleur est relativement simple. Une pompe à chaleur, composée d’un évaporateur, d’un générateur à compresseur et d’un condensateur, remplace la chaudière à fioul ou gaz traditionnelle. Compte tenu du fait que les bâtiments, en France, représentent environ 40 % des émissions de gaz à effet de serre, le bâti représente un axe d’amélioration important de nos performances énergétiques. Il est indéniable que la pompe à chaleur peut y aider.

A quoi sert une pompe à chaleur ?

Le principe d’une pompe à chaleur est relativement simple. Une pompe à chaleur permet de capter l’énergie de l’extérieur et évite de dépenser du mazout ou du fioul pendant 90 % de la saison de chauffage. Son installation est généralement amortie en 3 ou 5 ans selon les régions et l’installation choisie.

Les pompes à chaleur permettent de chauffer un logement grâce aux calories contenues dans la terre, l’eau, l’air qui nous entoure. Il existe donc de multiples combinaisons différentes de pompes à chaleur. Suivant la source de la chaleur pompée à la source froide, et suivant l’endroit où cette chaleur extraite est ensuite restituée à la source chaude. Celle-ci peut également être de différents types de milieu.

Une pompe à chaleur est un moyen d’économiser du chauffage et est considérée comme une énergie renouvelable.

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur

Une pompe à chaleur, composée d’un évaporateur, d’un générateur à compresseur et d’un condensateur, remplace la chaudière à fioul ou gaz traditionnelle :

• Un fluide frigorifique capte d’abord les calories ambiantes à l’extérieur du logement et passe d’un état liquide à un état d’ébullition. Son point d’évaporation est à -5°C).
• La vapeur ainsi créée est ensuite aspirée, compressée et chauffée par le compresseur qui l’expédie à haute pression vers le condenseur.
• Le liquide réfrigérant va alors céder ses calories au condenseur, soit directement, soit via un circuit d’échange d’eau. À son tour le condenseur restitue enfin les calories – et donc la chaleur – au logement.

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur (image wikipedia)

Résumé : Pour chauffer un logement, une pompe à chaleur prélève de la chaleur dans l’environnement (eau, air, sol). Elle élève son niveau température avant de la diffuser au logement.

Les calories de l’air extérieur sont gratuites, mais il faut dépenser de l’énergie pour les extraire. En moyenne pour récupérer 3kWh de l’extérieur, il faut dépenser 1kWh.

Les différents types de pompes à chaleur

Ce qui différencie les différentes sortes de pompe à chaleur, c’est :

• La source d’énergie.
• Son système de diffusion thermique (radiateurs, plancher chauffant…).
• La source d’énergie utilisée : terre, eau ou air.

Les pompes à chaleur à eau

Les pompes à chaleur à eau prélèvent la chaleur dans de l’eau (fleuves, nappes phréatiques…).

Les avantages de la pompe à chaleur à eau

• Bonne performance, peut fonctionner en autonomie sans chauffage d’appoint, permet de chauffer l’eau chaude sanitaire et dans certains cas de rafraîchir.
• Compatible uniquement avec radiateurs basse température et/ou plancher chauffant.

Les inconvénients de la pompe à chaleur eau

• Pré-requis : avoir un point d’eau ou une nappe à proximité (forage parfois nécessaire et coûteux).
• Réglementé : il faut faire des démarches administratives pour modifier les sous-sols et le chantier doit être réalisé par une entreprise agréée.
• Il est à noter qu’elle est compatible uniquement avec des radiateurs basse température et/ou un plancher chauffant.

Les pompes à chaleur au sol

Ce type de pompes à chaleur puise l’énergie présente dans le sol.

Elles nécessitent l’installation dans le sol d’une sonde géothermique horizontale ou verticale d’une longueur importante.

Les avantages de la pompe à chaleur sol :

• Tout d’abord il faut souligner une bonne performance. Elle peut fonctionner en autonomie sans chauffage d’appoint, permet de chauffer l’eau chaude sanitaire et dans certains cas de rafraîchir. La technologie est aussi bien maîtrisée.
• Elle est également compatible uniquement avec radiateurs basse température et/ou plancher chauffant.
• Il ne faut pas oublier que la pompe à chaleur sol nécessite un « grand jardin » si elle possède des capteurs horizontaux. Des capteurs verticaux occasionnent, eux, un surcoût du forage.

Les pompes à chaleur air – eau

L’installation d’une pompe à chaleur air (source d’énergie) / eau (fluide caloporteur) est assez simple.

On utilise parfois un kit hydraulique placé à l’intérieur de la maison et qui est connecté au circuit d’eau. Notons que des thermostats extérieurs et d’ambiance sont installés pour réguler la température.

Les avantages de la pompe à chaleur air- eau

• Assez performante : possible sans chauffage d’appoint pour les systèmes les plus performants et si climat pas trop rude.

Moins chère que Sol eau ou Eau eau, utilisable en appartement, peut chauffer, climatiser et chauffer l’eau sanitaire.

• Compatible uniquement avec radiateurs basse température et/ou plancher chauffant.

Quel type de pompe à chaleur choisir ?

La pompe à chaleur monovalente ou bivalente ?

En mode monovalent, une pompe à chaleur couvre la totalité des besoins de l’habitation. Ce mode de fonctionnement n’est pas recommandé pour les PAC aérothermique car à la mi-saison, une pompe à chaleur puissante va fonctionner par à-coups et donc se dégrader beaucoup plus rapidement. Ce mode de fonctionnement est donc conseillé uniquement pour la géothermie et l’aquathermie.

Dans une maison RT2000 de 200m² avec 2,5m de hauteur sous plafond, située en Île-de-France, il faut par exemple une PAC qui peut fournir 13Kw.

La pompe à chaleur bivalente ?

En mode bivalent, une pompe à chaleur est couplée à un système de chauffage qui soit prend en charge l’intégralité du besoin (bivalent alternatif) ou qui vient en complément de la PAC (bivalent parallèle). Dans le cas du mode bivalent, la puissance de la pompe à chaleur doit couvrir en 70 % et 80 % des besoins énergétiques.

Pour une maison RT2000 de 200m² avec 2,5m de hauteur sous plafond, située en Île-de-France, qui a besoin de13Kw,  il faut une pompe à chaleur d’une puissance comprise de 9,1Kw à 10,4Kw.

Pompe à chaleur côté jardin © GSPhotography Shutterstock

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur air / air ?

Les pompes air / air sont des climatiseurs réversibles qui prélèvent la chaleur extérieure pour la renvoyer à l’intérieur via des unités murales ou des consoles. Elles font l’inverse l’hiver. Ces pompes utilisent la technologie « inverter » qui régule la puissance selon les besoins réels.

Quels sont les avantages des pompes à chaleur air / air ?

Les pompes air / eau récupèrent des calories de l’air extérieur et les injectent dans un circuit d’eau de chauffage, le liquide caloporteur, via un échangeur et jusqu’à des radiateurs, un plancher chauffant ou des ventilo-convecteurs.

• N’est pas un chauffage autonome, fonctionne en complément de votre chauffage existant.

• Les pompes de moins bonne qualité peuvent être bruyantes.

• Moins chère, facile à installer, compatible avec votre installation actuelle, utilisable en appartement, peut chauffer et climatiser.

Notons que la pompe à chaleur fonctionne également avec des capteurs solaires  : le principe est alors identique. La chaleur captée par un liquide caloporteur dans le panneau solaire s’accumule sous l’effet du soleil et est transmise au ballon de stockage d’eau chaude.

Elles permettent une économie d’énergie jusqu’à 70 %.

Pompe à chaleur : qu’est-ce que le COPA ?

Le COPA est un rapport d’énergie

Le COPA mesure le rapport entre la quantité de chaleur (énergie thermique) fournie par la pompe à chaleur et l’énergie électrique consommée sur un an. Il permet d’évaluer la performance d’une pompe à chaleur.

La performance d’une pompe à chaleur est grandement dépendante de la différence de température entre la source de chaleur et le niveau du chauffage. L’efficacité de la PAC est meilleure quand la source de chaleur est à une température élevée et que le chauffage est à une température basse.

Pompe à chaleur : qu’est-ce que le COP

Le COP est un rapport de puissance

Le COP mesure, le rapport entre la puissance thermique fournie (kWh), à un instant T, par la pompe à chaleur et la puissance électrique (kWh) consommée.

Quelles économies attendre d’une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur permet d’économiser jusqu’à 75 % de la facture de chauffage sur 1 an.

Ces données correspondent à une habitation récente (années 80) correctement isolée avec une surface au sol de 100m² et une hauteur sous plafond de 2.5m. Les chiffres varient selon la qualité de l’isolation et des habitudes de consommation. La consommation annuelle de chauffage est estimée sur une base de 15 000 kWh.

Les avantages fiscaux d’une pompe à chaleur ?

Fiscalité en résumé : L’installation d’une pompe à chaleur donne droit à un crédit d’impôt de 30 %  (sauf pour les pompes à chaleur air/air). Pour bénéficier de ce crédit d’impôt, la pompe à chaleur doit répondre à certains critères qualitatifs comme le Coefficient de Performance (COP) (> à 3 pour température de 5°C).

• Différents taux sont applicables selon les systèmes choisis. Notez que les PAC air/air ne sont pas éligibles au crédit d’impôt

L’installation d’une pompe à chaleur donne droit à un crédit d’impôt de 50 % dans le cadre d’un bouquet de travaux. Les Régions et les départements subventionnent souvent également ce dispositif.

Tous les propriétaires et locataires peuvent bénéficier du crédit d’impôt pour l’installation d’une pompe à chaleur air eau favorisant le développement durable dans leur résidence principale. Si vous n’êtes pas imposable, vous pouvez quand même bénéficier du crédit d’impôt.

Dans ce cas, le Trésor Public vous adressera d’abord un chèque du montant du crédit d’impôt auquel vous avez droit. L’installation d’une pompe à chaleur donne droit à un crédit d’impôt à un taux plus important si son installation se fait dans un bouquet de travaux.

Le crédit d’impôt

Les dépenses payées à compter de 2018 sont retenues dans la limite d’un plafond de dépenses, par type d’équipement, fixé à 3000€ toutes taxes comprises. Le site gouvernemental précise : « Pour les dépenses payées depuis le 8 mars 2019, le plafond de dépenses est fixé à 4000€ pour les ménages remplissant la condition de ressources mentionnée au 4 bis de l’article 200 quater du CGI. Pour les autres ménages, le plafond demeure fixé à 3000 euros. »

A savoir : les Régions, les départements et l’ANAH subventionnent souvent les pompes à chaleur. Il existe des aides des fournisseurs d’énergie.

Pour bénéficier du crédit d’impôt, il suffit de remplir la ligne correspondante dans votre déclaration d’impôt. Il vous faut également joindre avec votre déclaration la copie de la facture des équipements (et dans certains cas des travaux de pose) concernés.

Le crédit d’impôt s’applique au prix de la pompe à chaleur air eau indiqué sur la facture de l’entreprise ayant réalisé les travaux, hors main d’oeuvre. Il concerne le montant TTC du matériel, quel que soit le montant de la TVA appliquée (le plus souvent 5.5 % pour les équipements utilisant une énergie renouvelable). Pour être valide auprès du Trésor Public, cette facture doit comporter les mentions détaillées dans l’arrêté du 13 novembre 2007.

Innovation – une pompe à chaleur  écologique et économique

Les sociétés françaises Aldes et Sanden ont développé et commercialisent une pompe à chaleur révolutionnaire. À la différence des modules classiques, cette pompe à chaleur utilise un fluide naturel, du CO₂, non inflammable et non toxique.

En cas de fuite, ce n’est qu’un composant de l’air qui retourne à son milieu. Mieux, ce composant ne nécessite pas d’appoint électrique et offre d’excellentes performances écologiques : une production d’énergie « gratuite » trois fois supérieure aux chauffe-eau solaires traditionnels. Une solution efficace pour le chauffage collectif.