La pompe à chaleur, comment ça marche ?
Techniquement, une pompe à chaleur, abrégée en PAC, est ni plus ni moins qu’un réfrigérateur inversé. Elle capte les calories dans le sol, l’air ou l’eau en fonction des modèles.
Ces calories captées vont ensuite chauffer un fluide caloporteur qui circule à l’intérieur de la pompe (évaporateur). Ce fluide sous l’action de la chaleur va s’évaporer et ainsi passer à l’état gazeux.
Le gaz généré va ensuite être compressé ce qui va en augmenter sa température.
Après passage dans un condenseur, le gaz perd sa chaleur par transfert d’énergie en circulant dans le réseau de diffusion. En perdant des calories, le gaz redevient liquide. Il repart ensuite dans le réseau de captage pour un nouveau cycle après être passé dans un détendeur pour en abaisser la pression.
Comme on le voit, la pompe à chaleur exploite les propriétés physiques du changement d’état (liquide-gazeux-liquide) du fluide caloporteur. Ce changement d’état permet l’échange de chaleur.
Cette chaleur (les calories) est captée selon les modèles soit dans l’eau souterraine ou l’eau vive, soit dans le sol, soit dans l’air. Cette chaleur est gratuite et renouvelable. La pompe quant à elle consomme de l’électricité pour faire son travail thermodynamique : évaporer, compresser, condenser, détendre et faire circuler le fluide caloporteur.
Les avantages de la pompe à chaleur
Une pompe à chaleur a deux principaux avantages, elle permet d’allier chauffage et energies renouvelables :
- Elle est écologique : La chaleur utilisée est présente naturellement dans le sol, l’eau ou l’air. Elle est donc par nature renouvelable et gratuite.
- Elle est économique : Le coût énergétique d’une pompe à chaleur est économique. Pour 1KWh d’électricité consommée, la pompe à chaleur va capter l’équivalent de 3KWh d’énergie gratuite, et donc restituer 4kWh de chaleur dans le logement. Ce rendement économique est une moyenne. Elle est calculée sur la base d’une pompe à chaleur présentant un COP ou coefficient de performance classique de 3. Selon la performance de la PAC choisie, le rendement peut aller de 3 à 7 KWh restitués pour 1 KWh consommé.
- Ces deux principaux atouts sont complétés par un troisième non négligeable : les aides financières de l’État ! En effet, la pompe à chaleur utilise les énergies renouvelables et à ce titre, elle fait partie des équipements éligibles au crédit d’impôt.
- Les autres avantages : Une PAC ne produit pas de rejet (fumée, odeur), elle peut donc être installée sans conduit d’évacuation. Un même appareil peut être utilisé pour chauffer la maison et pour chauffer l’eau d’une piscine par exemple.
A noter : certaines pompes à chaleur sont « réversibles ». Avec le même appareil, le logement est chauffé l’hiver et climatisé l’été.
Les inconvénients de la pompe à chaleur
L’achat d’une pompe à chaleur coûte cher. Cet inconvénient est en partie atténué par les aides financières de l’État (crédit d’impôt).
En terme sonore, les pompes à chaleur sont réputées bruyantes (surtout les PAC en aérothermie).
Les rendements annoncés par les constructeurs sont très souvent théoriques. A l’usage, une PAC consomme souvent plus que prévu. Ceci étant, une PAC reste intéressante financièrement à l’usage mais l’amortissement du matériel doit être pris en compte.
Dans certaines régions particulièrement froides, les PAC en aérothermie (captage dans l’air extérieur) nécessitent d’être relayer par un autre mode de chauffage (chaudière classique, poêle à bois, etc) en hiver.
Dans le cas d’une installation en géothermie horizontale, la surface dédiée au captage doit rester perméable à l’eau.
Elle ne peut donc pas être construite. De même, il est fortement déconseillé de planter des arbres à racines profondes sur le périmètre de la surface de captage. L’installation d’une PAC géothermique est de plus réglementée et implique des démarches administratives. Elle nécessite un investissement important à l’installation (en particulier pour les travaux de terrassement ou de forage).
Quels systèmes de captation ?
Les calories primaires peuvent être captées soit dans l’air, soit dans l’eau, soit dans le sol.
- Air = aérothermie : Le captage dans l’air est le système le plus simple à mettre en place. Il suffit d’installer la PAC à l’extérieur et de la raccorder au circuit de diffusion choisi (rideau d’air, radiateur, plancher chauffant).
- Sol = géothermie : Le captage dans le sol est la solution la plus fiable dans le temps et la plus performante, mais elle nécessite des installations plus importantes. Le captage dans le sol peut se faire soit de façon horizontale (réseau de captage par serpentins enterrés à environ 1 m de profondeur), soit de façon verticale (puits de grande profondeur). Quand le captage est horizontal, la surface extérieure est équivalente à celle à chauffer.
- Eau = aquathermie : Moins courant, le captage dans l’eau peut se faire soit en eau vive (cours d’eau, ruisseau), ou par l’intermédiaire d’un forage (nappe phréatique). Cette dernière solution est la plus performante puisqu’en effet, l’eau souterraine a pour particularité de présenter une température constante (été comme hiver) comprise entre 8 et 12 °C.
Quels systèmes de diffusion de la chaleur ?
La chaleur captée par la pompe à chaleur peut être restituée dans la maison soit par l’air, soit par l’eau. Lorsque la chaleur est restituée dans l’air, cette restitution se fait soit à l’aide d’un système de ventilo-convecteurs soit à l’aide de bouches de chauffage réparties dans la maison.
Lorsque la chaleur est restituée par l’eau la diffusion peut passer par un plancher chauffant basse température, ou encore un système classique de radiateurs à haute température (raccordement à une installation de chauffage central existant par exemple dans le cas d’une rénovation).
Combien ça coûte ?
Suivant le modèle choisi (air/air, air/eau, géothermie) le coût d’installation d’une pompe à chaleur peut beaucoup varier. Le coût final dépend aussi bien sûr de la surface à chauffer qui détermine la puissance de la PAC, mais aussi de la performance du matériel choisi (COP), du type de captage (en géothermie, le coût du terrassement s’ajoute au prix du matériel), et au système d’émetteurs choisi pour la restitution (plancher chauffant, radiateurs existants, ventilo-convecteurs).
En moyenne :
Pour l’installation d’une PAC air/air il faut compter entre 4 000 €€ et 8 000 €€, pour une PAC air/eau basse température entre 7 000 €€ et 10 000€ €, pour une PAC air/eau haute température entre 9 000 €€ et 14 000€ €, pour une PAC géothermique horizontale entre 10 000€ € et 18 000 €€ et pour une PAC géothermique verticale entre 15 000€ € et 20 000 €€.
A l’utilisation, donc côté consommation électrique s’entend, le coût d’une pompe à chaleur varie fortement en fonction du coefficient de performance de la machine (COP) et de l’état de l’isolation du logement.
Quelles sont les aides ?
La principale aide octroyée par l’État est le crédit d’impôt Transition Énergétique (CITE) : Il est ouvert aux logements achevés depuis plus de deux ans, et occupés à titre de résidence principale. Le crédit d’impôt s’applique au prix d’achat des équipements, matériaux et appareils toutes taxes comprises, hors main d’œuvre. Les travaux doivent être réalisés par des professionnels qualifiés RGE (Reconnu Garant de l’Environnement).
En 2015, le dispositif ne comporte plus qu’un seul taux (30 %) pour les dépenses réalisées en action seule ou dans le cadre d’un bouquet. Les équipements éligibles sont présentés dans une fiche dédiée éditée par le Ministère du Développement Durable.
Le montant des dépenses ouvrant droit au crédit d’impôt ne peut excéder 8 000 € pour une personne célibataire, veuve ou divorcée, 16 000 € pour un couple soumis à imposition commune et + 400 € par personne à charge (somme divisée par 2 lorsqu’il s’agit d’un enfant réputé à charge égale de ses parents – garde alternée).
Outre le CITE, les travaux engagés profitent de la TVA réduite à 5,5 %. L’installation doit être réalisée par un professionnel. Il n’y a pas de critères sur le montant de vos travaux. Pour être éligibles, les logements doivent être achevés depuis plus de deux ans et affectés à l’habitation, que ce soit une résidence principale ou secondaire. La TVA à taux réduit porte sur les dépenses de main d’œuvre et les fournitures utilisées lors de travaux d’amélioration énergétique d’un bâtiment.
D’autres aides peuvent être obtenues sous conditions de ressources comme l’aide de l’agence nationale de l’habitat (ANAH) complétée le cas échéant par l’aide de solidarité écologique du programme Habiter Mieux (3 000 €).
