75,44 milliards USD, c’est la taille estimée du marché mondial de la pompe à chaleur pour l’année 2024, avec une projection de 120,40 milliards USD pour 2029. En France, plus de 1,2 million de PAC auraient été vendues en 2023. Cet engouement s’explique par les avantages notables de cet appareil : performance, économie et respect de l’environnement.
Pour mieux comprendre les raisons de ce succès, examinons le fonctionnement d’une PAC et les étapes clés de son installation. À travers des schémas explicatifs et des recommandations pratiques, découvrez comment une PAC fonctionne pour chauffer efficacement une maison.
Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur (PAC) est un dispositif de chauffage qui repose sur les principes de la thermodynamique pour transférer la chaleur d’un endroit (appelé source froide : air extérieur, sol, eau d’une nappe) vers un autre (le logement à chauffer). À l’inverse des systèmes de chauffage classiques qui produisent de la chaleur par combustion (de gaz, fioul, bois, etc.), une PAC se contente de déplacer la chaleur déjà présente dans l’environnement.
Ces dispositifs de chauffage, et pour certains modèles de climatisation, sont considérés comme écologiques et performants, car ils exploitent une source d’énergie renouvelable (la chaleur de l’environnement). Elles consomment d’ailleurs moins d’énergie primaire pour une même quantité de chaleur fournie que les systèmes de chauffage conventionnels utilisant des combustibles fossiles.
Schéma du fonctionnement d’une pompe à chaleur air-eau
Une pompe à chaleur air-eau est un système de chauffage écologique et économique qui capte les calories (la chaleur) présentes dans l’air extérieur pour chauffer l’eau utilisée dans les circuits de chauffage (radiateurs, planchers chauffants) et, pour certains modèles, l’eau chaude sanitaire (ECS).
Une pompe à chaleur air-eau comprend principalement quatre éléments :
- L’évaporateur : il récupère les calories de l’air extérieur et les transfère au fluide frigorigène, qui se vaporise.
- Le compresseur : il augmente la pression et la température du fluide frigorigène à l’état gazeux pour augmenter l’efficacité du transfert de chaleur.
- Le condenseur : le fluide frigorigène cède sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage (ou de l’ECS) et redevient liquide.
- Le détendeur : il abaisse la pression et la température du fluide frigorigène avant son retour à l’évaporateur.
De plus, un ventilateur dans l’unité extérieure force l’air ambiant à travers l’évaporateur pour maximiser l’échange de chaleur. Une pompe de circulation (circulateur), généralement située dans l’unité intérieure, distribue ensuite l’eau chaude vers les émetteurs (planchers chauffants ou radiateurs).
Ci-dessous un schéma du fonctionnement d’une pompe à chaleur air-eau :
Ce type de PAC diminue vos factures de chauffage grâce à son rendement élevé, mesuré par le Coefficient de Performance (COP). Par exemple, pour 1 kWh d’électricité consommé, une PAC air-eau peut produire typiquement 3 à 4 kWh de chaleur (COP de 3 à 4).
Non seulement cet équipement exploite une source d’énergie renouvelable, mais il réduit également les émissions de CO₂ par rapport aux chaudières à combustibles fossiles. Par ailleurs, certains modèles sont réversibles et peuvent aussi rafraîchir la maison en été.
Comment installer une pompe à chaleur air-eau ?
L’installation d’une pompe à chaleur air-eau est un processus qui exige une planification minutieuse et une mise en œuvre technique rigoureuse. Cela requiert :
- Une étude préalable du logement et de ses besoins thermiques.
- Une installation dans les règles de l’art, idéalement effectuée par un professionnel qualifié, en France, certifié RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) pour pouvoir bénéficier de certaines aides financières.
Voici les étapes essentielles pour une installation de PAC réussie :
Évaluation préliminaire et étude thermique
Avant tous travaux d’installation, évaluer les besoins en chauffage (et éventuellement en refroidissement et ECS) de votre logement est important. L’étude thermique, réalisée par un professionnel, prend en compte plusieurs éléments :
- La superficie et le volume du logement.
- Le niveau d’isolation thermique (murs, toiture, fenêtres, plancher bas).
- Le climat de la région (température extérieure de base).
- Les émetteurs de chaleur existants (radiateurs, plancher chauffant) et leur régime de température (haute ou basse température).
Cette étape préliminaire permet surtout de définir la puissance adéquate de la PAC et de choisir le modèle le mieux adapté pour assurer un fonctionnement optimal et économique.
Choix de l'emplacement des unités
Pour l’unité extérieure, il est préférable de la poser dans un lieu bien ventilé à l’extérieur de votre résidence (terrasse, jardin, cour…), en respectant les règles d’urbanisme et les éventuelles contraintes de voisinage.
Il faut choisir un emplacement éloigné des fenêtres (surtout celles des chambres) pour limiter les nuisances sonores, et si possible, à l’abri des vents dominants et des intempéries, sans toutefois obstruer la circulation de l’air essentielle à son bon fonctionnement.
Quant à l’unité intérieure, elle est généralement installée dans un local technique sec et hors gel, comme la chaufferie, le garage ou la buanderie.
Pour simplifier les raccordements et minimiser les pertes, l’unité doit être placée à proximité des raccordements hydrauliques du circuit de chauffage (et éventuellement du ballon d’ECS) et du tableau électrique.
Préparation du site et travaux préliminaires
La préparation du site inclut la vérification de la compatibilité du système de chauffage existant (circuit hydraulique, émetteurs) avec la nouvelle PAC. Il faut aussi s’assurer que le support prévu pour l’unité extérieure (par exemple, une dalle en béton) est stable, de niveau et capable de supporter le poids de l’appareil.
Il faut également prévoir les passages nécessaires (percements de murs) pour les liaisons électriques, hydrauliques et frigorifiques entre les deux unités, en veillant à leur isolation et étanchéité.
Installation des unités
Lors de la pose de l’unité extérieure, vous devez la fixer solidement à son support, souvent sur des plots anti-vibratiles pour réduire la transmission du bruit. En outre, il est impératif de respecter les distances minimales préconisées par le fabricant par rapport aux murs, clôtures et autres obstacles pour garantir une circulation d’air adéquate et permettre la maintenance.
L’unité intérieure est ensuite installée à l’emplacement prévu, en laissant un espace suffisant autour pour faciliter les raccordements, les opérations d’entretien et de maintenance.
Raccordements
Les liaisons frigorifiques, qui contiennent le fluide frigorigène, connectent les unités extérieure et intérieure et assurent la circulation étanche de ce fluide. Cette opération doit impérativement être réalisée par un professionnel qualifié et détenteur d’une attestation de capacité pour la manipulation des fluides frigorigènes, conformément à la réglementation (F-Gas en Europe).
Quant au raccordement hydraulique, il relie l’unité intérieure au circuit de chauffage central (départ et retour chauffage) et éventuellement au ballon d’eau chaude sanitaire, pour répartir la chaleur aux émetteurs.
Enfin, le raccordement électrique sert à alimenter les deux unités en électricité (souvent sur des lignes dédiées avec protections appropriées), assurant une meilleure communication entre elles.
Mise en service, réglages et vérifications
Cette étape cruciale est réalisée par le professionnel une fois l’installation terminée. Elle comprend :
- La mise sous pression du circuit frigorifique (généralement à l’azote sec) pour vérifier son étanchéité absolue (test d’étanchéité).
- Le tirage au vide du circuit frigorifique pour éliminer l’air et l’humidité, nuisibles au système.
- La charge ou l’appoint en fluide frigorigène selon les préconisations du fabricant.
- Le démarrage de l’équipement et les vérifications initiales.
Après la mise en service, les réglages fins sont effectués pour optimiser les performances et le confort de la PAC : paramétrage de la régulation (température de consigne, loi d’eau ou courbes de chauffe, programmation horaire, etc.). Le professionnel vérifie également le bon fonctionnement de tous les composants (circulateur, ventilateur, vannes…), l’absence de vibrations ou bruits anormaux et l’absence de fuites sur tous les circuits (frigorifique, hydraulique).
Informations et conseils utilisateur
Le professionnel doit expliquer à l’utilisateur plusieurs points importants, notamment :
- Le fonctionnement général de la nouvelle PAC et de son système de régulation (thermostat).
- Les consignes d’utilisation et d’entretien courant (nettoyage des filtres, surveillance de la pression d’eau, etc.).
- La signification des éventuels codes d’erreur ou voyants lumineux et la procédure à suivre.
Il vous remet également les documents techniques, le certificat de conformité (si applicable) et le carnet d’entretien.
Il est vivement recommandé de souscrire un contrat d’entretien annuel auprès d’un professionnel qualifié pour assurer la longévité, les performances optimales et la conformité réglementaire de l’appareil (contrôle d’étanchéité obligatoire pour certaines charges de fluide).
Schéma de l’installation d’une pompe à chaleur air-eau
Comme vu précédemment, les pompes à chaleur air-eau captent les calories de l’air extérieur par le biais d’une unité extérieure. Ces calories sont ensuite valorisées via un cycle thermodynamique impliquant un fluide frigorigène, puis transférées à l’eau du circuit de chauffage par l’unité intérieure.
Voici un schéma concernant l’installation typique d’une pompe à chaleur (surtout pour les modèles air-eau) :
