La pompe à chaleur (PAC)
Principe de fonctionnement
Les pompes à chaleur utilisent un cycle de changement de phase qui a pour but de transférer de la chaleur de la partie à refroidir (dite « source froide ») vers la partie qui sera réchauffée (dite « source chaude »). Le compresseur est la pompe du circuit, qui permet de faire circuler le fluide réfrigérant.
Ce cycle se déroule en quatre temps :
· Compression : le réfrigérant à l'état gazeux est comprimé et sort du compresseur à haute pression et haute température ;
· Condensation : le réfrigérant sous forme de vapeur très chaude (et comprimée) passe dans un premier échangeur de chaleur (le condenseur), elle va céder de la chaleur au circuit de chauffage (PAC Air/Eau) ou à l'air ambiant intérieur (PAC Air/Air), ce qui va lui permettre de se liquéfier;
· Détente : à la sortie du condenseur le réfrigérant à haute pression et sous forme liquide est détendu (détendeur). Cette subite baisse de pression a pour effet de vaporiser une partie du fluide. Le réfrigérant est à présent à son état le plus froid du cycle ;
· Évaporation : le fluide réfrigérant à présent froid et partiellement vaporisé circule dans un deuxième échangeur de chaleur (évaporateur) qui se trouve dehors. Il soustrait de la chaleur à l'air extérieur. En absorbant cette chaleur, le réfrigérant s'évapore complètement.
Les spécificités
Les apports extérieurs en calories
Aérothermie
Les PAC aérothermiques sont majoritaires chez les particuliers.
Dans le bloc situé à l'extérieur de la maison, l'air ambiant est brassé sur l’évaporateur où s'effectue l'échange de calories avec le fluide frigorigène.
Géothermie / Non proposée
Les PAC utilisant la géothermie puisent quant à elles les calories dans le sol par des "capteurs" dans lesquels circule de l'eau.
Différences
La géothermie est plus performante (meilleur COP) mais plus contraignante à mettre en œuvre et plus couteuse.
Elle nécessite une surface d'emprise au sol et donc un terrain adjacent à la maison exploitable.
Les différents types de pompes à chaleur
PAC air/eau
Utilise les calories de l'air extérieur pour les restituer sous forme d'eau chaude au circuit de chauffage.
PAC air/air
Utilise les calories de l'air extérieur pour les restituer sous forme d'air chaud directement dans chaque pièce de la maison par l’intermédiaire d'unités intérieures appelées splits comme dans le cas d'une climatisation.
Le COP
Définition
Le COP (COéficient de Performance) est un élément permettant de classifier une PAC en fonction de son efficacité. Plus le COP est élevé meilleur est le rendement de la machine. Par exemple un COP de 3 signifie que pour 1kWh d'énergie électrique consommée, la machine restituera 3kWh d'énergie thermique.
Spécificités
Le COP machine est donné par le fabricant dans des conditions particulières qu'il faut prendre en compte. Par exemple COP annoncé de 4,4*
*Pour une température extérieure de 7°C et une production d'eau de chauffage à 35°C.
Ce qu'il faut savoir sur le COP
Plus l'écart de température entre l’air extérieur et l'eau du circuit de chauffage est important plus le COP diminue.
Les PAC sont donc moins performantes lors de températures très basses, et les PAC haute température (rénovation) ont un COP inférieur aux PAC basse température (neuf).
D'autres variantes du COP existent et permettent d'avoir une estimation plus proche de la réalité et qui tiendra compte par exemple des variations de températures annuelles (COP annuel) ou encore de la consommation électrique des accessoires (COP global).
PAC bibloc vs monobloc
PAC bibloc
La pompe à chaleur est séparée en deux, l'évaporateur (capte/froid) se trouve à l’extérieur et le condenseur (restitue/chaud) à l'intérieur. Entre les deux éléments circule le fluide frigorigène. Son installation nécessite que l'installateur soit certifié à la manipulation des fluides frigorigènes.
PAC monobloc
La pompe à chaleur dans son intégralité se trouve dehors, l'eau chaude est directement envoyée au circuit de chauffage depuis l'extérieur.
Diférences
Seuls des installateurs qualifiés à la manipulation des fluides frigorigènes peuvent mettre en service une PAC bibloc et l'intallation est plus délicate, une monobloc peut être installée par un chauffagiste conventionnel non frigoriste.
Le COP d'une PAC bibloc est légèrement supérieur.
L'eau provenant d'une PAC monobloc nécessite d'être glycolée pour éviter le gel si elle ne dispose pas de soupape de sécurité antigel.
Pompe à chaleur Haute Température vs Basse Température
Les PAC haute température
Elles sont utilisées majoritairement pour remplacer une chaudière gaz ou fioul existante. Elles produisent de l'eau chaude jusqu'à 70°C et permettant de s'adapter à l'installation de chauffage existante. Elles peuvent par ailleurs produire de l'eau chaude sanitaire, réduisant encore la facture énergétique.
Les PAC basse température
Elles sont installées dans des habitations neuves utilisant des radiateurs et planchers chauffants dont les températures de fonctionnement sont inférieures, de l'ordre de 35°C.
Différences
Les PAC haute température sont plus onéreuses et leur rendement est moins bon.
Réversibilité
PAC aIr/aIr
Les pompes à chaleur air/air sont très souvent réversibles et permettent de faire du froid l'été sans modification particulière de l'installation.
PAC air/eau
Certaines pompes à chaleur air/eau sont réversibles et permettent aussi de faire du froid. Dans le cas d'une rénovation, les radiateurs doivent cependant être remplacés par des ventilo-convecteurs, ils sont couteux et lourds à mettre en œuvre.
Aides financières
L'installation d'une PAC air/eau est bien plus subventionnée que celle d'une PAC air/air. Les aides dépendent du revenu fiscal.
v. la rubrique Aides financières
Au final même si l'installation d'une PAC air/air est moins couteuse, il est souvent plus avantageux pour les revenus modestes d'investir dans une PAC air/eau.