Comment choisir une pompe à chaleur ?
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Guide écrit par:
Sébastien, Responsable des contenus
L’essentiel à savoir sur les pompes à chaleur
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En rénovation, on distingue et l’on choisit principalement parmi deux types de pompes à chaleur : les pompes à chaleur air-air, et les pompes à chaleur air-eau. Il existe également les pompes à chaleur eau-eau, où le captage des calories se fait dans la nappe phréatique, et les pompes à chaleur géothermiques, où les calories sont captées dans le sol. Mais ces deux dernières technologies sont d’installation plus complexes et onéreuses, et nécessitent d’avoir un terrain privé à proximité immédiate pour leur installation.
Les pompes à chaleur air-air
Les pompes à chaleur air-air diffusent leur chaleur grâce à un ou plusieurs ventilo-convecteurs installés au mur ou au plafond. Ce sont les pompes à chaleur les plus choisies en rénovation car les moins coûteuses et les plus faciles à installer. Elles sont le plus souvent réversibles, et assurent le rôle de climatiseur l’été. Elles offrent de bonnes performances thermiques, mais ne sont pas compatibles avec la production d’eau chaude sanitaire (ECS).
Les pompes à chaleur air-eau
Les pompes à chaleur air-eau transmettent leur chaleur grâce à des radiateurs à eau chaude ou un plancher chauffant noyé dans une chape. Ce sont les pompes à chaleur choisies lorsqu’il y a une installation de chauffage central existante, ou lorsque l’on procède à une rénovation complète du logement ou en neuf. Elles sont plus coûteuses et d’installation plus complexe. Elles peuvent être réversibles et assurer le rôle de rafraîchisseur (plancher rafraîchissant de 3 à 4 degrés). Elles présentent de bonnes performances thermiques, et les pompes à chaleur air-eau à haute température sont compatibles avec la production d’eau chaude sanitaire (ECS).
Une pompe à chaleur (PAC) est un système de chauffage qui utilise les calories présentes dans l'air, dans l'eau, ou dans la terre, pour les transformer en chaleur.
Climatiseur
Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau
Composition d'une PAC
Une pompe à chaleur aérothermique est composée d’une unité extérieure dans laquelle un ventilateur va aspirer l’air extérieur pour en puiser les calories grâce à un fluide frigorigène, un évaporateur, un compresseur et un condenseur.
Le fonctionnement en détail d'une PAC air-eau
L’air est aspiré par le ventilateur du groupe extérieur, puis il est dirigé vers un évaporateur, où à l’intérieur se trouve un fluide frigorigène (fluide dont la température est extrêmement basse à l’état liquide).
L'air extérieur entre en contact avec le fluide frigorigène qui s'évapore tout en récupérant les calories de l'air sous l'effet de la différence de température.
Le fluide obtenu est à l'état gazeux et chargé en calories, il est ensuite dirrigé vers un compresseur où il est comprimé dans le but d’élever sa température.
Lorsque le gaz est compressé (donc réchauffé), il passe ensuite dans un condenseur où il est condensé et où il libère sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage (le fluide frigorigène passe alors et de nouveau de l’état gazeux à l’état liquide).
Le fluide frigorigène se refroidit après avoir restitué ses calories, puis il est de nouveau liquéfié. Il retrouve une température encore plus basse après être passé par un détendeur qui abaisse sa pression. Le fluide passe alors d’une haute à une basse pression, et retourne à l’évaporateur où il retrouve ses propriétés initiales.
Une pompe à chaleur air-eau fonctionne donc en circuit fermé avec un approvisionnement en air constant. Le fluide frigorigène, élément clé de la PAC, circule de l’évaporateur au compresseur puis du condenseur au détendeur avant de rejoindre l’évaporateur.
PAC à une ou deux unités
La PAC air-eau est déclinée en version une ou deux unités :
une unité installée à l’extérieur et compacte (compresseur + module hydraulique en une unité) ;
deux unités, une à l’intérieur (module hydraulique) et une à l’extérieur (le compresseur).
L’air extérieur contient naturellement des calories, et ce quelle que soit la saison et la température.
Pompe à chaleur et climatiseur
Les émetteurs de chaleur d’une pompe à chaleur air-eau
La chaleur produite par la PAC peut être diffusée par différents éléments de chauffage que l’on appelle émetteurs.
Plancher chauffant
Le plancher chauffant est un système de chauffage qui est installé le plus souvent lors de construction neuve ou d'une rénovation complète. L'installation d'un plancher chauffant est discrète car celui-ci est noyé dans la chape. Il apporte une diffusion de chaleur agréable et offre un excellent confort thermique.
Selon le modèle, le plancher peut rafraîchir le logement en été.
Radiateur à haute et basse température
Les radiateurs à haute et basse température sont des radiateurs à eau chaude qui diffusent de la chaleur grâce à de l’eau chauffée à une température supérieure ou inférieure ou égale à 50 °C.
Les radiateurs à haute température sont compatibles avec les PAC haute température.
Les ventilo-convecteurs
Les ventilo-convecteurs se présentent comme des radiateurs et s'installent contre un mur. La chaleur est diffusée sous forme d'air chaud par le dessus de l'appareil.
Radiateurs à eau chaude
Pompe à chaleur air-eau : basse ou haute température
PAC basse température
La température de sortie se situe entre 35 et 45°C ce qui offre à la PAC un meilleur rendement ; l’écart entre la température de l’eau chauffée et la température extérieur est réduit. Les PAC basse température se conjuguent avec des radiateurs à chaleur douce et sont souvent installées dans des constructions neuves. Les PAC à basse température sont adaptées au plancher chauffant.
PAC haute température
La température de sortie est d’environ 65°C ce qui constitue à la PAC haute température une prédisposition aux installations dans le cadre de rénovation afin de conserver les radiateurs à haute température existant. Elles peuvent être associées à de la production d'eau chaude sanitaire (ECS).
Les pompes à chaleur mixtes fonctionnent avec des ventilo-convecteurs à eau et un plancher chauffant ce qui confère à l’installation davantage de confort et une meilleure diffusion de la chaleur.
PAC air-eau : pompes à chaleur air-eau monobloc et bi-bloc
Deux types de pompes à chaleur air-eau se différencient, la PAC monobloc et la PAC bi-bloc.
Pompe à chaleur air-eau monobloc
La pompe à chaleur air-eau monobloc est comme son nom l’indique d’un bloc, le compresseur et le module hydraulique sont situés à l’extérieur au sein du même module. La connexion jusqu’au circuit de chauffage est assurée par une liaison hydraulique.
Pompe à chaleur air-eau bi-bloc
La pompe à chaleur est en deux blocs, le module hydraulique est situé à l’intérieur et le compresseur à l’extérieur. La connexion entre le compresseur et le module hydraulique est assurée par une liaison frigorifique.
Les PAC bibloc sont davantage performantes mais plus chères à l’installation et à l’achat.
Pompe à chaleur air-eau monobloc
Comment fonctionne une pompe à chaleur air-air
Une pompe à chaleur air-air a le même principe de fonctionnement qu’une pompe à chaleur air-eau. La PAC air-air dispose d’une unité extérieure avec ventilateur, évaporateur, compresseur et condenseur. Le fluide frigorigène suit le même parcours à la différence que la chaleur est restituée sous forme d’air chaud, soit à l’état gazeux, et non transmise à l’eau du circuit de chauffage.
Composition d'une PAC air-air
Une pompe à chaleur air-air compte trois éléments :
l’unité extérieure, appelée aussi module extérieur ou groupe extérieur ;
le circuit transportant le fluide frigorigène : réseau de tuyaux en cuivre ;
les différents émetteurs de chaleur.
Focus sur le compresseur de la PAC
Le compresseur d’une pompe à chaleur air-air est idéalement un compresseur scroll ou un compresseur rotatif. Les compresseurs à piston sont moins résistants et davantage bruyants.
Une protection antigivre (ventilateur-échangeur) est vivement recommandée pour ne pas observer une baisse de rendement de votre PAC air-air lors des plus basses températures hivernales.
PAC air-air
Les diffuseurs de chaleur d’une pompe à chaleur air-air
Une pompe à chaleur air-air diffuse sa chaleur par un système de soufflerie intégré dans des ventilo-convecteurs ou des diffuseurs centralisés.
Le ventilo-convecteur de plafond ou unité d'intérieur
Les ventilo-convecteurs les plus communs sont appelés unité intérieure. Ils sont inclus dans l'offre standard des packs de PAC air-air. Ils sont dimensionnés à l'unité extérieure et diffusent leur chaleur grâce à un ventilateur.
Les unités intérieures sont pilotables grâce à une télécommande.
Le ventilo-convecteur mural
Les ventilo-convecteurs peuvent également être installés au bas des murs tels les radiateurs classiques, à la différence qu'ils nécessitent un réseau de conduits aérauliques pour fonctionner.
Les ventilo-convecteurs muraux sont pilotables en façade grâce à un bandeau digitale.
Le diffuseur centralisé ou cassette
Le ventilo-convecteur peut aussi être intégré dans un faux-plafond. Il s'agit alors d'un diffuseur appelé cassette ou diffuseur centralisé : il aspire l’air de la pièce en partie centrale puis le repulse après traitement.
Les diffuseurs centralisés sont pilotables grâce à une télécommande.
Pompe à chaleur Inverter : économie et confort
La technologie Inverter sur les appareils de chauffage comme la pompe à chaleur désigne la régulation de la température.
Lorsque la température de consigne est atteinte, plutôt que de s'éteindre et de constater une baisse de la température dans le logement et un redémarrage, la pompe à chaleur régule sa consommation, ce qui implicitement signifie qu'elle maintient la température souhaitée en régulant sa production de chaleur. Les PAC Inverter sont davantage économiques et offrent un meilleur confort thermique.
Calculer la puissance d'une pompe à chaleur
Pour estimer la puissance de sa pompe à chaleur, plusieurs éléments sont nécessaires :
le volume de l’habitation exprimé en m3 ;
la différence entre la température souhaitée et la température de référence *
le coefficient de construction (C) : 1.6 = habitation très mal isolée ; 1.3 = habitation mal isolée ; 1.1 = habitation bien isolée ; 0.9 = habitation isolée RT 2000 ; 0.75 = habitation isolée RT 2005 ; 0.6 = habitation isolée RT 2012.
Température de référence sur la France
Grand ouest : - 9°C - Aquitaine, Poitou Charente et Bretagne.
Centre et quart nord-est :- 6°C - Centre, Normandie, Ile de France, Nord, Picardie, Alsace, Lorraine, Champagne Ardenne, Bourgogne et Franche-Comté, Auvergne, Rhône-Alpes.
Sud-est : - 3°C - PACA, Languedoc Roussillon et Corse.
Formule pour calculer la puissance de sa pompe à chaleur
Puissance = Volume x Coefficient de construction x différence de température.
Exemple pour une maison de 250 m3 dans les Landes normée RT2012 avec une température souhaitée de 21°C : 250 x 0.6 x ((21- (-9)) = 4.5 kW.
La puissance conseillée de la pompe à chaleur est de 4.5 kW.
Les principales caractéristiques de performances d'une PAC
Le coefficient de performance (COP)
Sans nul doute, la plus connue des caractéristiques est le coefficient de performance (COP). Il correspond au rapport entre la puissance électrique consommée et la puissance calorifique restituée par l’appareil. Pour une PAC air-air, il se situe généralement entre 3 et 4. Un COP de 3 kW signifie que la pompe à chaleur air-air restitue 3 kW pour 1 kW consommé. Plus ce COP est élevé, plus la pompe à chaleur air-air est performante.
Seulement, pour avoir du sens, le COP doit être accompagné de la température de l’air dans lequel sont puisées les calories. Ainsi un COP de « 3 (chaud) à +7°C » signifie que lorsqu’il fait 7°C dehors, la pompe à chaleur air-air restitue 3 kW pour 1 kW consommé. Lorsque la température descendra, le COP diminuera également.
Le coefficient SCOP
Le coefficient de performances saisonnières SCOP détermine lui les performances de chauffage de la pompe à chaleur sur la saison complète. Son classement s'étend de A+++ à G, A+++ étant la valeur la plus performante.
Le coefficient EER
Le coefficient d'efficacité frigorifique EER détermine lui les performances de climatisation de la pompe à chaleur lorsqu'elle est réversible. Son classement s'étend de A à G, A étant la valeur la plus performante.
Le coefficient SEER
Le coefficient d'efficacité énergétique saisonnier SEER détermine lui les performances de climatisation de la pompe à chaleur lorsqu'elle est réversible et selon la saison et ses températures assimilées. Son classement s'étend de A+++ à G, A+++ étant la valeur la plus performante.
Les questions que l'on se pose sur les pompes à chaleur
Quelle est la différence entre une pompe à chaleur air-eau et une pompe à chaleur air-air ?
La PAC air-eau diffuse sa chaleur à de l’eau puis à des radiateurs ou un plancher chauffant, et la PAC air-air diffuse sa chaleur par de l’air chaud. La PAC air-eau s’installe avec une installation existante, alors que la PAC air-air nécessite des ventilo-convecteurs ou un diffuseur centralisé.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur géothermique ?
Une pompe à chaleur géothermique extrait les calories présentes dans le sol par l’intermédiaire de capteurs souterrains. Le fonctionnement de la PAC est ensuite similaire aux modèle air-air ou air-eau.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur réversible ?
Une pompe à chaleur réversible est une pompe à chaleur air-air qui produit de l’air frais l’été tel un climatiseur. Son efficacité se mesure avec le Coefficient d’Efficacité Energétique (EER) ; plus il est haut, plus la PAC rafraichit – EER conseillé supérieur à 3. La climatisation est toutefois peu économique.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur thermodynamique ?
Une pompe à chaleur thermodynamique est une pompe à chaleur qui produit de la chaleur en comprimant des vapeurs. Il s’agit de la pompe à chaleur commune que nous venons de décrire dans le guide conseil.
Quelle orientation choisir pour l'installation d'une pompe à chaleur ?
Les pompes à chaleur extraient les calories présentes dans l’air et pour cette raison, il est préférable de les installer plein sud de manière à ce qu’elles soient exposées le plus possible au soleil. Les conditions étant toujours plus défavorables au nord, si vous avez le choix, préférez le soleil.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur aérothermique ?
Une pompe à chaleur aérothermique est une pompe à chaleur qui puise les calories présentes dans l’air. Les PAC air-air et les PAC air-eau sont des pompes à chaleur aérothermiques.
Qui peut installer une pompe à chaleur ?
Un installateur PAC et/ou un chauffagiste dispose des compétences nécessaires pour l'installation de votre pompe à chaleur. L'un et l'autre doivent avoir la certification QualiPAC et une assurance décennale avec la mention « pompe à chaleur ».
Est-ce que les pompes à chaleur sont bruyantes ?
Oui, les pompes à chaleur peuvent être bruyantes et pour cette raison, il est préférable de vérifier leur niveau sonore, et s’il est haut de ne pas les installer sous la fenêtre de chambre ou face à celle des voisins.
Est-ce que les pompes à chaleur nécessitent un chauffage d’appoint ?
Oui et non, les pompes à chaleur peuvent avoir besoin d’un chauffage d’appoint pour palier toute insuffisance en cas de grand froid dans les régions les plus froides et/ou si la PAC est sous-dimensionnée ; diminution du rendement de la pompe. Les PAC air-air et PAC air-eau sont concernées.
Pourquoi choisir une pompe à chaleur ?
Choisir d’installer une pompe à chaleur c’est améliorer son confort thermique et réduire la consommation énergétique de son chauffage principal. C’est aussi réduire son impact écologique.
La pompe à chaleur en rénovation énergétique
A l'instar de la production d'eau chaude sanitaire, de l'isolation thermique, de la ventilation et d'autres systèmes de chauffage, la pompe à chaleur s'inscrit dans le programme de Rénovation énergétique visant à réduire la consommation énergétique et les émissions de gaz à effet de serre des bâtiments.
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Guide écrit par:
Sébastien, Responsable des contenus
A l’issue d’études dans le commerce, j’ai appris par opportunité la profession de charpentier. Noble mais dur métier, les hivers et la pluie m’ont incité à descendre des toits et à pousser les portes d’une quincaillerie où sans grande surprise, je me suis retrouvé quincaillier. Le métier m’a plu et au fil des années, j’ai accumulé les expériences dans plusieurs Grandes Surfaces de Bricolage. Entre deux magasins, je poursuivais mon apprentissage et travaillais en serrurerie, couverture, imprimerie ou dans le secteur industriel pour des sociétés de traitement de surface, de fabrication de vases d’expansion... L’envie de transmettre m’a ensuite conduit à me former au métier d'enseignant de Français Langue Étrangère, puis j’ai commencé d’écrire des articles de voyage, puis de bricolage pour monEchelle.fr. Aujourd’hui Rédacteur des contenus de la section Conseil technique de ManoMano, j’ai le plaisir de travailler avec une communauté de vrais experts dont un jardinier hors pairs, un soudeur émérite, un plombier passionné et encore beaucoup d’autres. Restituer un conseil impartial est ce que nous faisons de mieux, et ce que nous continuerons de faire pour vous.
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