Comment fonctionne la pompe à chaleur : une solution éco-responsable pour l’habitat

Article mis à jour le 31 janvier 2024
7 min de lecture

Envie de mieux consommer, passez à l’énergie verte

La pompe à chaleur est une technologie qui propose une solution à la fois économique et écologique pour chauffer ou rafraîchir un logement. Elle réduit les dépenses énergétiques tout en contribuant à la diminution des émissions de gaz à effet de serre grâce à l’utilisation de sources d’énergie renouvelable.

En France, les pompes à chaleur (PAC) sont de plus en plus adoptées par les ménages soucieux de concilier économies d’énergie et respect de l’environnement. Par ailleurs, le gouvernement encourage cette démarche grâce à des aides financières. Les ventes de pompes à chaleur ont ainsi augmenté de plus de 30 % entre 2021 et 2022. Pour comprendre pourquoi, penchons-nous sur cette nouvelle technologie de chauffage.

Comment fonctionne une pompe à chaleur pour une maison ?

Une pompe à chaleur fonctionne en absorbant la chaleur présente dans une source d’énergie renouvelable et en la transférant vers un système de chauffage pour réchauffer un espace.

En d’autres termes, la pompe prélève la chaleur d’une source froide telle que l’air extérieur ou le sol, en utilisant un fluide frigorigène ou réfrigérant.

Le processus se fait en quatre étapes :

La chaleur est absorbée de la source froide (air extérieur, sol, eau) par le fluide, ce qui change le réfrigérant en vapeur.
La vapeur est ensuite comprimée par un compresseur électrique, ce qui augmente la température du fluide.
Le fluide chaud passe par un condenseur, où il libère la chaleur qu’il a absorbée et se liquéfie à haute pression;
Ce liquide passe alors par un détendeur, qui fait baisser la pression et la température du fluide, le préparant à recommencer le cycle en absorbant à nouveau la chaleur de la source froide.

Différents modèles de pompe à chaleur

Il existe différents types de pompes à chaleur, mais toutes fonctionnent selon ce même principe fondamental.

Les pompes à chaleur aérothermiques peuvent être soit « air-air » (ou climatisation réversible), soit « air-eau ».

L’installation « air-air » utilise l’air extérieur comme source de chaleur pour chauffer l’air intérieur d’une maison. Elle peut également rafraîchir un bâtiment en inversant son cycle de fonctionnement. Dans ce cas, le sens de circulation du réfrigérant s’inverse. Pendant ce processus, l’air chaud est absorbé par la pompe à chaleur pour être rejeté à l’extérieur, tandis que de l’air frais est diffusé dans le logement.
Le système « air-eau » transfère la chaleur prélevée dans les radiateurs ou les planchers chauffants pour chauffer l’air intérieur et produire de l’eau chaude sanitaire.

Les pompes à chaleur géothermiques utilisent l’énergie thermique stockée dans le sol, tandis que les pompes hydrothermiques extraient la chaleur de l’eau pour la redistribuer dans le circuit de chauffage.

Est-ce qu'une pompe à chaleur consomme beaucoup d'électricité ?

En comparaison avec un chauffage traditionnel qui fonctionne entièrement à l’électricité, les pompes à chaleur consomment relativement peu d’électricité. Tout simplement parce qu’elles n’en consomment que pour l’alimentation et non pour la production de chaleur.

Pour un chauffage électrique classique, la quantité de chaleur produite est proportionnelle à la quantité d’électricité employée, ce qui donne une efficacité de 100 %. En revanche, la pompe à chaleur peut générer plus de 3 unités de chaleur pour chaque unité d’électricité consommée, ce qui représente un taux d’efficacité dépassant les 300 %.

En utilisant la PAC de manière modérée, les dépenses énergétiques d’un foyer peuvent être réduites de manière significative. L’Ademe (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie) estime qu’en général, les pompes à chaleur consomment entre 35 et 51 Wh/m².

Les facteurs qui jouent sur la consommation électrique d'une PAC

Le type de pompe : un système de pompe à chaleur aérothermique consomme généralement plus d’électricité qu’une PAC géothermique. Cette dernière utilise des températures plus stables provenant de la terre pour produire de la chaleur.
Le COP (coefficient de performance énergétique) qui mesure la différence entre l’énergie produite et l’énergie consommée. La valeur du COP est indiquée sur le modèle de pompe. Un COP élevé dénote une consommation énergétique faible.
La qualité d’isolation de la maison : si la maison est mal isolée, la pompe à chaleur devra compenser la perte de chaleur, entraînant une hausse de la consommation électrique.
Les dimensions de l’habitation : plus l’habitation est grande, plus la pompe devra produire de la chaleur pour maintenir une température confortable.
Le climat de la région : dans une région plus froide, la pompe à chaleur devra fournir plus d’énergie pour maintenir la température intérieure.
Les caractéristiques techniques de la pompe : marque, capacités, etc.

Pompe à chaleur : quelles sont les aides financières ?

En 2023, les ménages qui envisagent d’installer une pompe à chaleur peuvent bénéficier d’aides financières, dont :

Le dispositif « MaPrimeRénov’ », une subvention financière allant de 400 € à 10 000 € selon le type de pompe installée.
L’ « éco-prêt à taux zéro », un prêt bancaire sans frais ni intérêts permettant de financer les travaux de rénovation énergétique, avec un montant pouvant aller jusqu’à 50 000 €.
Le « Coup de boost Fioul », une prime temporaire pour le remplacement d’une chaudière au fioul par une pompe à chaleur, pouvant atteindre jusqu’à 5 000 € pour les ménages modestes.
La TVA réduite à 5,5 % pour les pompes aérothermiques et géothermiques.
Les aides locales proposées par les communes et les régions pour améliorer la performance énergétique du logement.

Comme vous pouvez le constater, il existe de nombreuses aides financières pour les foyers qui souhaitent procéder à l’installation d’une pompe à chaleur. Par ailleurs, il faut savoir que les travaux doivent être effectués par un professionnel certifié RGE (reconnu garant de l’environnement).

Questions fréquemment posées

À quoi sert une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur sert à transférer la chaleur d’un milieu à basse température (par exemple l’air, l’eau ou le sol) vers un milieu à haute température. Elle permet de chauffer un logement. Certaines pompes peuvent également produire de l’eau chaude ou rafraîchir un espace en été.

Comment fonctionnent les pompes à chaleur « air-eau » ?

Les pompes à chaleur « air-eau » utilisent la chaleur de l’air extérieur pour chauffer l’eau du circuit de chauffage. Cela se fait via un processus de compression/détente d’un réfrigérant. C’est une solution de chauffage économique et écologique.

Quels sont les inconvénients d'un système de pompe à chaleur ?

Les pompes à chaleur sont une solution efficace et écologique pour chauffer ou rafraîchir un logement. Elles présentent toutefois quelques inconvénients :

Une pose onéreuse, surtout si des travaux supplémentaires sont nécessaires pour adapter le système de chauffage existant.
Un niveau sonore élevé qui peut être gênant pour les habitants et le voisinage.
Un rendement variable, car elles utilisent plus d’électricité lorsqu’il fait plus froid.
Une maintenance à faire régulièrement pour qu’elles fonctionnent de manière optimale.

Comment installer une pompe à chaleur sur un chauffage existant ?

Pour installer une pompe à chaleur sur un chauffage existant, il faut d’abord vérifier que le système de chauffage est compatible avec une PAC. Les seules pompes à chaleur pouvant être connectées à des systèmes préexistants sont celles de type « air-eau » ou géothermique. Il faut faire appel à un professionnel qualifié pour garantir une pose optimale et sécurisée.