Pompe à chaleur et chauffe-eau thermodynamique : étude à la loupe

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur est le même pour tous les modèles ! Son aptitude à extraire les calories de l’air, de l’eau ou du sol repose principalement sur l’utilisation d’un fluide caloporteur, contenu dans un circuit fermé. En effet, ce fluide a la particularité de pouvoir passer facilement de l’état liquide à l’état gazeux, même à basse pression. Or, chaque fois qu’un liquide se vaporise, il absorbe de l’énergie. Et inversement, chaque fois qu’un gaz se liquéfie, il libère de l’énergie.

C’est ainsi que se déroule le cycle thermodynamique d’une pompe à chaleur :

1. La source froide (air, sol ou eau) est aspirée à travers un échangeur de chaleur, appelé évaporateur, où le fluide caloporteur circule. À son contact, le fluide se réchauffe et se vaporise.
2. Le gaz basse pression est ensuite comprimé par un compresseur, ce qui élève considérablement sa pression et sa température, puis il est dirigé vers un second échangeur de chaleur, le condenseur.
3. Dans le condenseur, le gaz à haute pression cède ses calories au circuit de chauffage (plancher chauffant, radiateur, etc.). En libérant sa chaleur, il se condense.
4. Le gaz redevenu liquide passe enfin par un détendeur, pour être renvoyé à basse pression vers l’évaporateur et entamer un nouveau cycle.

La gamme des pompes à chaleur comprend une grande diversité de modèles, parmi lesquels on distingue :

• La PAC air/air, qui utilise l’air extérieur comme source froide et l’air intérieur comme source chaude. La chaleur est diffusée dans chaque pièce par une unité intérieure, telle qu’un split, une console ou une cassette ;
• La PAC air/eau, qui prélève également les calories de l’air extérieur, mais qui les transmet directement à votre circuit de chauffage (plancher chauffant ou radiateurs) ;
• La PAC eau glycolée/eau, qui puise son énergie dans le sol à l’aide de capteurs horizontaux, de forages verticaux ou de corbeilles géothermiques. Le chauffage est ensuite distribué par vos émetteurs de chaleur ;
• La PAC eau/eau, qui tire profit de la chaleur naturelle des eaux souterraines, telles que les nappes phréatiques, pour chauffer votre maison avec vos radiateurs ou votre plancher chauffant.

Plusieurs coefficients permettent de mesurer l’efficacité d’une pompe à chaleur. Le Coefficient de performance énergétique (COP) est l’un des indicateurs le plus souvent mis en avant par les fabricants. Il reflète le rendement du chauffage et permet d’évaluer la quantité d’énergie gratuite que la PAC est en mesure de fournir. Par exemple, un COP de 4 signifie que la PAC produit 3 kWh gratuits pour 1 kWh consommé.

Voici un résumé des rendements, avantages, inconvénients et prix de chaque type de pompe à chaleur.

• Cop entre 2 et 3
• avantages :prix, facilité d'installation, option réversible (climatisation), faible entretien ;
• inconvénients : consommation (comparée aux autres modèles), bruit et confort ;
• Un prix compris entre 4500 et 12 000 €.

• Cop entre 3 et 5
• avantages : faible consommation, polyvalence (chauffage, eau chaude et raffraichissement), églibilité aux aides financière ;
• inconvénients : rendement dégressif selon la température extérieure, bruit, entretien obligatoire ;
• Un prix compris entre 8000 et 18 000 €.

• Cop entre 4 et 5,5
• avantages : rendement stable et élevé toute l’année, fonctionnement silencieux, installation discrète, éligibilité aux aides financières
• inconvénients : mise en œuvre complexe, prix, démarches administratives, entretien obligatoire
• Un prix compris entre 16 000 et 31 000 €.

Est-il préférable de prévoir la pose d’une pompe à chaleur avec production d’eau chaude ou d’une pompe à chaleur avec ballon thermodynamique indépendant ? Si les 2 solutions sont possibles, il est utile de connaître leurs avantages et inconvénients pour prendre la bonne décision.

La pompe à chaleur avec ballon d’eau chaude intégré ou déporté est une solution tout-en-1 qui offre des perspectives intéressantes :

• Elle est économique à l’achat. Vous n’investissez pas dans 2 appareils distincts ;
• Elle permet un gain de place. Vous limitez l’encombrement de vos pièces intérieures ;
• Elle est performante. Vous profitez du haut rendement de la PAC pour produire votre eau chaude ;
• Elle est pratique et simple à installer.

En revanche, en cas de panne, vous n’aurez ni chauffage ni eau chaude ! De plus, s’il s’agit d’une PAC air/eau, les économies d’énergie peuvent s’avérer moins importantes en hiver. Enfin, il y a un risque de surdimensionnement de l’appareil en été, puisqu’il ne sera utilisé que pour de l’eau chaude, alors que sa puissance a été calculé pour produire du chauffage.

Opter pour 2 systèmes indépendants, pour le chauffage et l’eau chaude, présente plusieurs avantages :

• Vous bénéficiez d’un confort constant, sans risque de manquer d’eau chaude ;
• Vous avez la flexibilité de pouvoir éteindre complètement la pompe à chaleur en été, ce qui permet des économies d’énergie supplémentaires ;
• La durée de vie de la pompe à chaleur est améliorée, car la production d’eau chaude génère des pics de fonctionnement qui sollicitent le système de chauffage. En revanche, le ballon thermodynamique est spécifiquement conçu pour absorber ces variations sans entraîner une usure prématurée ;
• Vous obtenez des aides financières pour les 2 équipements. De plus, un éco-prêt à taux zéro de 25 000 € est disponible pour un bouquet de travaux, au lieu de 15 000 € pour une action seule.

Néanmoins, avec cette solution, le coût d’achat du matériel, de la main-d’œuvre et de l’entretien sont globalement plus élevés. Elle requiert également davantage d’espace à l’intérieur de votre logement.

(1) Prix constatés sur différents sites de fabricants et d’installateurs de pompes à chaleur et de chauffe-eaux thermodynamiques.