Comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Mis à jour le : 10/01/2024

N’oubliez pas de lire notre article « Quels sont les avantages d’une pompe à chaleur ».

Une pompe à chaleur est un système de chauffage qui peut vous permettre de réaliser des économies d’énergie considérables, qu’elle soit air-eau, eau-eau en géothermie ou aquathermie, hybride ou air-air (climatisation réversible) il y a un équipement pour chaque besoin.
Mais comment fonctionne-t-elle, quelle est sa source d’énergie et qu’est-ce qui permet de réduire le montant de la facture énergétique ? Pour en savoir plus, lisez l’article qui suit et découvrez tout ce qu’il y a à savoir sur le fonctionnement d’une pompe à chaleur.

Quel est le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur ?

Pompe à chaleur comment ça marche ?

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur (ou PAC) est simple. Elle fonctionne en partie grâce à une source énergie renouvelable et en partie de manière électrique. Elle va capter l’énergie présente dans l’air extérieur (pour les PAC air-eau), l’eau ou le sol (PAC eau-eau / sol-sol ou sol-eau) et la transformer en chaleur pour chauffer votre maison, mais aussi pour certains modèles, l’eau-chaude sanitaire (douche, bain, lavabo etc) et l’eau de la piscine.

Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur

Le cycle de la pompe à chaleur est un système en circuit fermé.

 

Son principe est donc d’utiliser les calories de l’air extérieur (technologie aérothermique) ou les calories présentes dans le sol (technologie géothermique) ou encore dans l’eau (technologie hydrothermique), en les aspirant pour ensuite les compresser et les transformer à fin de chauffer ou refroidir une pièce.
Elle est composée de plusieurs appareils : une unité extérieure et une unité intérieure ou un monobloc, un compresseur, un condenseur, un détendeur, un évaporateur et un fluide frigorigène.

Fonctionnement d’une pompe à chaleur en détails :

Son procédé est simple : l’unité extérieure va capter les calories dans l’air ambiant, le sol ou l’eau suivant s’il s’agit d’une technologie aérothermique, aquathermique ou géothermique. Le fluide frigorigène, va augmenter en température grâce à toutes les calories captées, en les transformant en vapeur basse pression ; passant ainsi de l’état liquide à la forme gazeuse. Ce gaz généré est ensuite compressé et chauffé dans le compresseur, qui les envoie au condenseur. Le compresseur, qui lui fonctionne à l’électricité, expédie ensuite, l’énergie thermique (la chaleur) produite à l’unité intérieure puis par les circuits de chauffage du logement (suivant les modèles) :

– les radiateurs
– le plancher chauffant,
– le ballon d’eau-chaude (chauffe-eau thermodynamique)

 

Schéma de fonctionnement d'une pompe à chaleur aérothermique

Ensuite, le condenseur va capter le liquide haute pression généré par condensation lors de la première phase, pour le renvoyer dans le circuit. Ce liquide haute-pression généré, va transiter par le détendeur qui va faire baisser sa pression avant de l’expédier vers l’évaporateur, c’est la phase d’évaporation. La boucle est bouclée et voilà pourquoi on appelle cela un principe en circuit fermé. Tout ce qui est produit, est transformé et réutilisé pour un nouveau cycle, assurant un confort thermique optimal via un procédé écologique.

Est-ce que la pompe à chaleur consomme beaucoup d’électricité ?

L’énergie de la pompe à chaleur est donc l’électricité. Mais, elle a la capacité, suivant les modèles, de produire 3 à 4 fois plus qu’elle ne consomme de kwh d’électricité. C’est ce qu’on appel le COP : Coefficient ou Indice de Performance.
Lorsque le COP est à 4, ça signifie littéralement que votre pompe à chaleur produira 4 fois plus d’énergie qu’elle n’en consommera.

COP de 4 = 1KW de consommé pour 4kw de produit.

 

Ce qui la rend très économique et plus verte, lui donnant une grande efficacité énergétique. En vous assurant un confort optimal toute l’année avec une consommation énergétique plus faible. Combien de temps tourne une pompe à chaleur par jour ? Elle fonctionnera de manière optimisée pour assurer d’une part votre confort mais aussi en utilisant le moins d’énergie possible.

Schéma d’une pompe à chaleur.

Une pompe à chaleur géothermique va capter les calories présentes dans le sol au lieu de l’air (comme la PAC aérothermique). Si vous vous demandez s’il faut arrêter une pompe à chaleur air air, sachez que tout dépendra de votre besoins, des températures saisonnières et des réglages que vous effectuerez, car tout est paramétrable.

Schéma pompe à chaleur géothermique

Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau, air-air, eau-eau et sol-sol / sol-eau et réversible ?

Fonctionnement de la pompe à chaleur aérothermique : PAC air-eau.

Comment fonctionne une pompe à chaleur air eau ?
Les pompes à chaleur aérothermiques air-eau vont capter les calories de l’air ambiant.

L’air extérieur est aspiré par la pompe puis passe par le compresseur contenant un fluide frigorigène. Ce fluide frigorigène va augmenter en température grâce aux calories captées et se transformer en vapeur à très basse pression. Il va donc passer de l’état liquide à gazeux. Le gaz obtenu est compressé et chauffé dans le compresseur, qui les envoie au condenseur.

Le compresseur fonctionne grâce à de l’électricité. Ce dernier expédie la chaleur produite à l’intérieur du logement à l’unité intérieure. Vous vous demandez peut-être comment fonctionne une pompe à chaleur avec un radiateur ? Et bien l’énergie thermique produite peut donc être diffusée directement aux appareils du circuit de chauffage comme les radiateurs, mais aussi à un plancher chauffant ou à un ballon d’eau chaude. Puis le condenseur capte le liquide haute pression pour le renvoyer dans le circuit. Celui-ci transite par le détenteur qui le fait descendre en pression, avant de l’expédier vers l’évaporateur, pour un nouveau cycle. La boucle est ainsi bouclée !

Quelle différence entre une pompe à chaleur basse et haute température ?

Principe de la pompe à chaleur  air air.

Comment fonctionne une pompe à chaleur air air ?
La pompe à chaleur air-air est une technologie aérothermique qui utilise, elle aussi, les calories de l’air ambiant mais pour extraire l’air ambiant de votre pièce vers l’extérieure. Elle fonctionne exactement de manière inversée. C’est un fonctionnement en circuit fermé, avec un cycle qui se reproduit perpétuellement.

Fonctionnement de la pompe à chaleur hydrothermique : PAC eau-eau.

Les pompes à chaleur eau-eau vont capter les calories de l’eau, via un puits ou une nappe phréatique.

Ensuite, cette eau est transportée jusqu’au système de chauffage central via un fluide caloporteur. La chaleur est alors diffusée à l’intérieur du logement via un circuit de chauffage par le sol ou par des radiateurs. La PAC comporte deux puits : l’un d’aspiration, et l’autre de rejet. Dans le premier forage, la PAC pompe l’eau pour absorber les calories. Dans le second, elle rejette l’eau dans la nappe, dans le respect de l’environnement.

C’est un système de chauffage et un mode fonctionnement très performants mais plus coûteux à l’achat.

Fonctionnement de la pompe à chaleur géothermique : PAC sol-eau / sol-sol.

La pompe à chaleur sol-eau ou sol-sol récupère les calories présentes dans le sol.

A l’aide d’une sonde géothermique enfouie dans le sol ou placée dans votre jardin, elle va puiser l’énergie et la chaleur du sol ou dans les nappes d’eau souterraines. Cette énergie peut provenir d’une rivière à proximité ou d’une nappe phréatique.

Elle est efficace et stable en termes de performance, mais nécessite une installation plus complexe et des travaux de terrassement.

Quel système de pompe à chaleur choisir?

Fonctionnement de la pompe à chaleur réversible.

Une pompe à chaleur réversible air-eau, est une pompe à chaleur qui fonctionnera de la même manière qu’une PAC air-eau « classique » mais qui aura la fonctionnalité supplémentaire de climatiser pendant l’été. Sa source d’énergie sera toujours la même, à savoir : les calories de l’air ambiant, mais au lieu de souffler uniquement de l’air chaud, elle expulsera également l’air ambiant vers l’extérieur ; fonctionnant de manière inversée en alternance. C’est un équipement optimal qui vous permet, en un seul appareil, de vous chauffer l’hiver et de vous rafraîchir l’été.

Pourquoi la pompe à chaleur est-elle plus économique et plus verte ?

Le mode de fonctionnement de la pompe à chaleur, à savoir un circuit fermé qui capte les calories de l’air, de l’eau ou du sol suivant les types de pompes, lui confère une très grande efficacité énergétique. Grace à son COP allant de 3 à 4 (donc qui produit 3 ou 4 fois plus qu’elle ne consomme). Elle puise donc une partie de son énergie dans une ressource renouvelable, permettant ainsi de produire du chaud de manière plus écologique.

Elles ne produisent aucun CO2, donc ne rejettent aucun gaz à effet de serre dans l’air ambiant, leurs moteurs étant électriques. Ce qui les rend bien plus écologiques que les chaudières à gaz même celle à très hautes performances énergétiques HTPE nouvelles générations, déjà plus vertes que les vieux modèles, ou que les chaudières fioul beaucoup trop polluantes.

 

Par ailleurs, un changement de système de chauffage, pour être optimal, nécessite une bonne qualité d’isolation de votre logement, ceci afin d’éviter les déperditions de chaleur.

 

Elles ont une durée de vie significative de 15 ans.

Schéma du COP d'une pompe à chaleur

Quel est le prix d'une pompe à chaleur ?

Le prix d’une PAC air-eau ?

Une pompe à chaleur aérothermique air-eau, qui est le modèle le plus couramment installé, coûte en moyenne

  • Prix matériel PAC air-eau : entre 7 et 15 000 euros
  • Prix installation et pose : entre 4000 et 8000 euros

Il faut aussi noter que les prix des pompes à chaleurs vont varier selon plusieurs critères : coût de la pose, de la main d’œuvre, marque et modèle de l’appareil, éligibilité aux aides financières.
Une fois les primes déduites, on estime que les particuliers font un investissement d’environ 7000 € pour leur pompe à chaleur.

Quel est le prix d'une pompe à chaleur?

Quelles sont les aides financières pour l’achat d’une pompe à chaleur ?

Il y a de nombreuses aides financières pour vous soutenir dans vos travaux de rénovation énergétique, vos travaux d’isolation et notamment l’achat d’une pompe à chaleur, suivant les types de pompes et votre équipement actuel.
Ces aides financières ne concernent pas les constructions neuves. Avec Maprimerenov, qui a remplacé le crédit d’impôt CITE (avec conditions de revenus) et/ou les CEE (sans conditions de revenus), la baisse du taux de TVA si vous y êtes éligibles ou encore l’Eco-ptz ou les éco-prêts à taux réduits, l’Etat soutient l’achat et l’installation et la mise en place d’une PAC.

N’hésitez pas à consulter notre page spéciale « Aides financières » qui répondra à toutes vos questions ainsi que notre simulateur en ligne.

 

FAQ

Comment fonctionne une pompe à chaleur en hiver ?

En hiver, votre pompe à chaleur fonctionnera exactement comme le reste de l’année. Il n’y aura aucune variation dans le ressenti et le confort de votre logement. Son efficacité énergétique est donc constante tout au long de l’année.

Quels sont les inconvénients de la pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur peut s’avérer insuffisante dans les zones géographiques avec des hivers froids (avec une moyenne de saison hivernale au-delà de -7 degrés). Mais des solutions existent comme la pompe à chaleur hybride. Son mode de fonctionnement est simple : elle est couplée avec une chaudière gaz HTPE qui prend le relais lorsque les températures sont trop basses et inversement. L’une et l’autre alternent, vous assurant un confort l’hiver et des économies le reste de l’année.

A quoi sert une pompe à chaleur ?

Elle sert à vous chauffer de manière plus économique et plus écologique. Mais elle peut également servir à produire votre eau-chaude sanitaire, à chauffer l’eau d’une piscine, en climatisation pour les modèles air-air ou réversible. N’hésitez pas à consulter les fiches de notre dossier spécial Pompe à chaleur, ci-dessous.

Comment fonctionne une pompe à chaleur pour le chauffage ?

Comme expliqué au début de notre article, la pompe à chaleur fonctionne en circuit fermé, où elle va capter l’énergie via les calories de l’air, de l’eau ou du sol suivant les types de pompes, pour les transformer en énergie de chauffage. Son principe de fonctionnement est très efficace, écologique et économique.

Quelle est la meilleure pompe à chaleur ?

Il y a différentes marques et modèles de Pompe à Chaleur et il est parfois difficile de s’y retrouver. La meilleure pompe à chaleur sera surtout celle qui sera adaptée à vos besoins et votre logement. Pour cela, vous devez obligatoirement faire appel à un professionnel labélisé RGE (Reconnu garant de l’Environnement) qui fera un « dimensionnement » de votre logement, afin de vous installer le dispositif adapté à votre besoin énergétique.

Installation d’une pompe à chaleur.

N’hésitez pas à consulter notre fiché dédiée à l’installation d’une pompe à chaleur :
Installation Pompe à chaleur

Besoin d'un devis ?

En faisant appel à un professionnel qualifié, comme Garanka certifié RGE, QualiPAC, vous pourrez obtenir des conseils personnalisés et bénéficier d’un devis gratuit pour l’installation de votre pompe à chaleur.