Le fonctionnement et l’installation d’une pompe à chaleur : explications

À partir de janvier 2024, les incitations à la rénovation énergétique prennent une nouvelle tournure avec l’introduction de Mon Accompagnateur Rénov et une révision de MaPrimeRénov, dont le budget alloué atteint désormais 1,6 milliard d’euros.

Désormais, le montant des aides éligibles ne dépend plus du taux d’économies d’énergie réalisées après les travaux, mais de la réalisation de sauts de classes. Alors que l’installation de pompes à chaleur a connu une augmentation significative ces dernières années, cette tendance devrait se renforcer grâce à ce nouveau dispositif.

Chez Prime Evolution, nous demeurons convaincus de l’efficacité des PAC, et cette évolution va dans le sens positif. Cependant, de nombreuses installations sont réalisées sans études thermiques préalables, ce qui peut entraîner des travaux non concluants et des pertes financières et énergétiques significatives.

La question de savoir si une PAC est la meilleure solution de chauffage, quel type de PAC convient le mieux à votre logement, quels travaux sont les plus pertinents pour assurer son bon fonctionnement, et pourquoi l’audit énergétique est le seul moyen d’en être sûr sont des sujets abordés en détail dans cet article.

Les différents types de PAC et leur fonctionnement

Il existe plusieurs types de Pompe à chaleur pouvant puiser les calories dans différents milieux.

Le fonctionnement de la PAC à aérothermie (Air – Air) :

Une pompe à chaleur à aérothermie est un système de chauffage et de refroidissement exploitant l’énergie contenue dans l’air extérieur pour réguler la température d’un espace intérieur. Voici un bref aperçu de son mode de fonctionnement :

  • Prélèvement de chaleur dans l’air extérieur : la pompe à chaleur récupère la chaleur de l’air extérieur, même par temps froid. Même lorsque la température extérieure est basse, il subsiste toujours de la chaleur dans l’air.
  • Compression du fluide frigorigène : la chaleur extraite de l’air extérieur est absorbée par un fluide frigorigène présent dans l’unité extérieure de la pompe à chaleur. Ce fluide a la particularité de changer d’état à des températures relativement basses.
  • Augmentation de la température du fluide : le compresseur de la pompe à chaleur accroît la pression du fluide frigorigène, élevant ainsi sa température. Cela transforme le fluide en un gaz chaud.
  • Transfert de chaleur à l’intérieur : le gaz chaud circule ensuite à travers un serpentin situé dans l’unité intérieure de la pompe à chaleur. Ce serpentin libère la chaleur à l’intérieur de la maison, chauffant ainsi l’air ou l’eau circulant dans le système de chauffage.
  • Distribution de la chaleur : la chaleur est ensuite répartie dans les pièces de la maison, que ce soit par le biais de radiateurs, de planchers chauffants ou d’un système de ventilation. En été, le processus peut être inversé pour fournir de la climatisation. La pompe à chaleur à aérothermie peut extraire la chaleur de l’intérieur de la maison et la rejeter à l’extérieur.

Le fonctionnement de la Pompe à Chaleur (PAC) à aquathermie ou hydrothermie (Eau – Eau) :

La Pompe à Chaleur à aquathermie ou hydrothermie tire parti de l’eau stagnante dans les nappes phréatiques, qui maintient une température constante, pour chauffer votre maison.

  • Captage des calories avec des capteurs horizontaux ou verticaux : des capteurs spécialement conçus sont installés pour extraire les calories de l’eau stagnante.
  • Exploitation des calories par le fluide frigorigène : les calories ainsi captées sont exploitées par le fluide frigorigène de la pompe à chaleur et transformées en chaleur.
  • Distribution de la chaleur : la chaleur ainsi générée est distribuée à travers le réseau de chauffage de la maison.

Ce processus permet d’utiliser l’énergie thermique présente dans les nappes phréatiques pour assurer le chauffage de votre habitation.

L’installation d’une Pompe à Chaleur (PAC) Eau-Eau nécessite des précautions additionnelles :

  • Étude de terrain : une analyse approfondie du terrain est indispensable pour déterminer la proximité d’une nappe phréatique exploitable.
  • Travaux lourds et étalés dans le temps : les travaux requis peuvent être conséquents et s’étaler sur une période prolongée.
  • Coûts plus élevés : les coûts sont généralement plus élevés, se situant entre 25 000 et 30 000 € en moyenne.
  • Autorisations des collectivités locales : une autorisation des autorités locales concernant l’exploitation des sols est nécessaire.

Bien que le coût initial soit significatif, les économies réalisées justifient cet investissement, avec un coût après travaux oscillant entre 5 et 15 €/m2. Cette option est particulièrement recommandée pour les maisons de grande surface et en extérieur.

Le fonctionnement de la Pompe à Chaleur (PAC) géothermique (Air-Sol) :

Ce système capte les calories du sol à partir d’un gisement pour chauffer directement l’air ambiant à l’intérieur de votre maison. Il peut également être intégré au système d’eau chaude sanitaire et servir de climatisation pendant les mois d’été.

La PAC géothermique présente une efficacité d’environ 70%, comparée à un système traditionnel, lorsque toutes les conditions évoquées dans cet article sont réunies. De plus, ce modèle fonctionne de manière performante même par temps froid intense, fournissant suffisamment de chaleur pour l’ensemble de la maison sans nécessiter d’équipement supplémentaire.

Pour capter les calories dans le sol, différents types de capteurs extérieurs peuvent être préconisés :

  • Les capteurs horizontaux 
  • Les capteurs verticaux 
  • Installation sur nappe 

Lors de l’installation d’une Pompe à Chaleur, il est essentiel de suivre trois règles d’or pour garantir son efficacité et son économie :

  • Réaliser un audit énergétique : un ingénieur thermicien effectue un état des lieux de votre propriété lors de cet audit. Il identifie les pathologies, mesure les zones déperditives, vérifie les installations existantes, et comprend votre projet pour définir les objectifs à atteindre lors de la présentation des scénarios de travaux. Cette expertise est cruciale pour garantir de véritables gains énergétiques et économiques, et elle est indispensable pour bénéficier des aides. En calculant les déperditions, l’expert peut vous proposer un dimensionnement de la PAC qui répondra à vos besoins.
  • Choisir le bon dimensionnement : en se basant sur les résultats de l’audit énergétique, il est crucial de dimensionner correctement la Pompe à Chaleur pour qu’elle réponde aux besoins spécifiques de votre propriété. Une PAC surdimensionnée ou sous-dimensionnée peut compromettre son efficacité et son rendement énergétique.
  • Opter pour une installation professionnelle : confiez l’installation de la Pompe à Chaleur à des professionnels qualifiés. Une installation correcte assure le bon fonctionnement de l’équipement et contribue à sa durabilité. Les installateurs compétents sont familiarisés avec les spécificités techniques de chaque type de PAC et peuvent garantir une mise en place optimale.

Il est essentiel de demander un dimensionnement de votre Pompe à Chaleur (PAC) qui intègre les travaux préconisés. La performance d’une PAC est fréquemment évaluée en se basant sur son Coefficient de Performance (COP). Ce paramètre dépend de la différence entre la température de départ de votre système et la température extérieure. Ainsi, un dimensionnement approprié doit tenir compte des caractéristiques spécifiques de votre propriété, en prenant en considération les recommandations émises lors de l’audit énergétique. Cela garantira que la PAC fonctionne de manière optimale et répond efficacement à vos besoins énergétiques.

Le dimensionnement de votre PAC dépendra directement de la performance de votre habitation en termes d’isolation. 

Il existe deux scénarios possibles que vous pourriez rencontrer si vous ne procédez pas à un audit énergétique avant l’installation :

  • Sur-dimensionnement : la puissance de votre PAC est trop élevée par rapport à vos besoins réels en chauffage. Ainsi, vous consommerez davantage d’électricité que vous n’en avez réellement besoin, ce qui a des répercussions directes sur votre facture…. On s’éloigne donc de l’objectif initial qui était de réaliser des économies.
  • Sous-dimensionnement : cas le plus courant si on procède aux mauvais travaux d’isolation : les déperditions continuent à représenter une quantité de chaleur perdue non négligeable et notre PAC ne suffit pas à couvrir les besoins car trop peu puissante. Pour pallier aux besoins, la PAC doit tourner à plein régime qui, sur le long terme, entraîne son usure.

Une fois le dimensionnement réalisé, vous savez quelle capacité doit avoir votre ballon et la puissance électrique associée (à noter que ces valeurs sont données à titre d’indice de référence et peuvent varier selon le fabricant). 

La réalisation des travaux d’isolation constitue une étape cruciale avant toute mise en place du système de chauffage. Une fois que vous avez l’audit en main et que le scénario de travaux est retenu, il est temps de sélectionner les artisans pour le chantier. La mention RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) est un critère fiable pour choisir des artisans compétents, répondant à des normes strictes et nécessaire pour bénéficier des aides financières auxquelles vous pourriez être éligible.

Comme mentionné précédemment, l’installation d’une PAC représente un investissement considérable, il est donc crucial de s’assurer que votre maison est correctement isolée pour accueillir ce système. L’audit énergétique prend en compte les contraintes spécifiques du bâtiment pour proposer des solutions adaptées à vos souhaits particuliers. Parmi les travaux possibles lors d’une rénovation globale, on trouve, de manière non exhaustive :

  • L’isolation de la toiture ou des combles perdus ;
  • L’isolation des murs par l’extérieur ou par l’intérieur (ITE/ITI) ;
  • L’isolation des sols, de préférence par en-dessous, bien que l’isolation du sol par au-dessus reste possible ;
  • Le remplacement du système de ventilation ;
  • Le remplacement du système de chauffage général et/ou de production d’eau chaude sanitaire ;
  • Le remplacement des fenêtres au profit du double vitrage ;
  • L’installation de panneaux solaires.

Effectuer ces travaux permet non seulement de réaliser des économies sur les coûts, mais aussi sur les factures d’énergie. De plus, cela maximise les chances de bénéficier de subventions pour les travaux. Opter pour un scénario de travaux bien planifié peut également augmenter la valeur immobilière de votre logement.

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