Parmi la diversité de technologies de pompes à chaleur disponibles sur le marché (air/air, géothermique, solarothermique…), la pompe à chaleur air/eau est la plus communément installée en remplacement d'une chaudière. En effet sa force est de produire 2,5 à 4 fois plus qu'elle ne consomme en électricité. Ce guide complet vise à vous expliquer :
Quand opter pour une pompe à chaleur air-eau ?
La pompe à chaleur air-eau est l’option privilégiée par l’auditeur énergétique dans le cadre de la rénovation énergétique d’un logement disposant :
Les critères garantissant la performance d'une pompe à chaleur air-eau :
L'essentiel à retenir sur la PAC air eau |
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Fonctionnement |
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Faisabilité |
Bruit extérieur peut être important pour les logements mitoyens |
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COP |
entre 2,5 et 4 selon conditions |
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Énergie |
Électricité |
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Puissance calorifique |
3 kW - 20 kW |
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Écologie |
Électricité d'origine nucléaire (peu carbonée mais déchets) |
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Durée de vie |
~ 20 ans |
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Prix TTC posé |
Entre 8 000 € et 17 000 € |
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Prix énergie |
0,17 €/kWh en 2022 |
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Éligible aux aides financières |
Oui, importantes |
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Entretien/maintenance |
Maintenance tous les ans |
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Modes de programmation |
Loi d'eau |
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Confort thermique |
Radiateurs à eau ou plancher chauffant |
Une PAC air-eau récupère les calories présentes dans l’air extérieur et les transmet à l’eau qui circule dans votre circuit de chauffage. Pour cela, un fluide frigorigène très réactif à la chaleur captée par la pompe est acheminé jusqu'à votre ballon d'eau chaude pour lui transmettre ses calories. Différents systèmes techniques sont utilisés (le compresseur, l’évaporateur, le condenseur, le détendeur) mais rien de mieux qu'une petite vidéo réalisée par la marque Viessmann pour comprendre :
Pour les plus curieux d'entre vous retrouvez des informations techniques sur le fonctionnement de la PAC air-eau dans notre article dédié à son fonctionnement.
Malgré une part d'énergie gratuite, l'électricité étant l'énergie la plus chère aujourd'hui, n'oubliez pas que plus vous aurez besoin de chauffer votre logement (logement peu isolé ou climat froid), plus vous consommerez. Certaines conditions doivent être réunies pour que votre pompe à chaleur soit performante. Cet indicateur de performance s'appelle le COP (Coefficient de performance) ou SCOP (Coefficient de performance saisonnier).
Ce n'est pas un mensonge, la pompe à chaleur peut diviser votre consommation de chauffage en kWh par 3 ou 4, et votre consommation d'eau chaude par 3. Oui mais l'électricité étant plus chère que le gaz/fioul (même malgré les hausses récentes), cela ne se retrouve pas forcément sur la facture et surtout cela dépend de nombreux paramètres qui sont liés à la performance de la pompe à chaleur.
Cet article explique comment le rendement de la PAC air-eau est affecté par une diversité de paramètres, vous laissant la chance d'évaluer si c'est une solution opportune pour votre logement.
L'enjeu de ces explications est de vous aider à faire une estimation d'économies réalistes, et non pas de vous aider à sélectionner votre marque/modèle de PAC puisque celle-ci est choisie par l'installateur qui travaille généralement avec un seul fabricant, ce qui lui permet de connaître le matériel qu'il installe.
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COP des PAC air-eau |
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Entre 4 et 5 |
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COP des PAC air-eau |
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Entre 4 et 5,5 |
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SPF des PAC air-eau |
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Entre 2,5 et 4 |
Au moment où nous écrivons le prix du gaz est à 0,088€/kWh avec une hausse attendue de l'ordre de 10% minimum, ce qui permet d'évaluer le prix du gaz autour de 10cts d'euros le kWh pour 2023. Avec un raisonnement similaire le prix de l'électricité est attendu autour de 18,5cts en 2023. Découvrez notre estimation ici.
Ainsi en 2023, un logement consommant 1000€ de gaz annuel pour chauffage/eau chaude, et qui passerait sur une pompe à chaleur pourrait payer entre 500€ et 750€ d'électricité soit une économie allant de 250€ à 500€ par an pour un SPF respectif de 2,5 ou 4.
Il existe quelques autres indicateurs intéressants tels que EER/SEER qui sont l'équivalent du COP/SCOP pour la production de froid si vous cherchez une PAC capable de rafraîchir l'été (uniquement compatible avec un plancher chauffant). L'ETAS est quant à lui plus observé pour les chaudières où la notion de COP n'existe pas.
Enfin la puissance calorifique selon la température extérieure définit la capacité de la PAC à fournir la même puissance lorsque la température baisse (plus il fait froid moins la PAC est capable de fournir la puissance de chauffage disponible à 7°C), problématique à laquelle certains fabricants ont répondu en proposant des modèles de PAC avec une capacité de maintien de puissance par grand froid.
Ainsi, l'indicateur le plus réaliste est le SPF que seuls quelques chercheurs, installateurs et organisations qui réalisent des mesures en conditions réelles peuvent fournir (comme Casam Pro le fait sur certains équipements). Nous avons collecté des informations de diverses sources disponibles sur le SPF. L’auditeur énergétique est là pour juger si les conditions sont réunies pour obtenir des économies intéressantes. Voici un schéma pour mieux comprendre ce phénomène :
Ainsi trois paramètres peuvent diminuer la performance d'une pompe à chaleur air-eau : l'isolation du logement (hauteur de l'escalier), la rigueur du climat (sac à dos), la production d'eau chaude sanitaire (poids supplémentaire).
Étudions les différentes configurations existantes en fonction de ces critères.
Le premier paramètre est la hauteur de l'escalier, à savoir la température de l'eau chaude à produire qui matérialise le niveau d'isolation du logement : une partie de la chaleur produite s'envolant dans la nature, il faut produire une plus grande quantité de chaleur donc augmenter la température.
Une installation de chauffage est pensée pour vous offrir 20°C au plus froid de l'hiver. Pour cela on étudie le niveau d'isolation de votre logement et la température la plus froid possible dans votre région. Les anciennes chaudières chauffent l'eau à 60-80°C donc dans une installation ancienne vos radiateurs ont en général été dimensionnés pour combler la déperdition en cas de grand froid.
La pompe à chaleur est quant à elle conçue pour chauffer l'eau à basse température. Parce qu'elle a moins de difficulté à atteindre cette température en prélevant la chaleur disponible dans l'air, la PAC basse température sera plus performante que la PAC haute température. A noter qu'une installation avec plancher chauffant est en basse/moyenne température parce (imposé par la loi pour des raisons de santé), permis par une plus grande surface d'émission de chaleur. Cependant avec des radiateurs, si aucuns travaux d'isolation ou si aucun radiateur supplémentaire n'a été ajouté (surface d'émission), vous ne pourrez pas fournir la chaleur nécessaire. Les fabricants proposent donc deux types de PAC air-eau :
Pourquoi une photo de radiateur ? Car le type de pompe à chaleur et le type d'émetteurs de chauffage (radiateur fonte/acier ou plancher chauffant) sont dépendants :
Dans le cas où vous changeriez vos radiateurs fonte par des radiateurs acier, pensez qu'en terme de faisabilité, ils sont en général plus larges afin de compenser la perte de rayonnement lié à la diminution de la température de l'eau.
En somme, si vous pensez opter pour une PAC et que votre logement est mal isolé, il est préférable de commencer par l’isolation du logement avant quelconque opération. Si vous n'êtes pas encore convaincu de la nécessité d'isoler, peut être que la compréhension du fonctionnement de l'appoint électrique aidera à vous convaincre.
Notre avis est que la solution ECS intégré peut être la plus coûteuse, notamment pour les ménages modestes de 4 personnes et plus, qui peuvent cumuler des aides intéressantes sur le chauffe-eau thermodynamique et la PAC air-eau chauffage.
(Attention la photo peut être trompeuse, il est possible d'associer un ballon de stockage à une unité intérieure sans préparateur eau chaude)
Avec ce système chauffage + ECS (eau chaude sanitaire), l'eau utilisée pour les douches est portée à une température supérieure à 50°C en accord avec la loi. Pour un logement bien isolé équipé d'une PAC à basse température qui aura besoin de monter à 50°C la température de l'eau de chauffage qu'au plus froid de l'hiver (température inférieure à 0°C), il faudra donc fournir un effort plus important. Se pose alors la question la pertinence d'une pompe à chaleur assurant à la fois la production de chauffage/eau chaude?
Oui, c'est une certitude le SPF (COP) de votre PAC sera dégradé par la production d'eau chaude, mais quelles sont les alternatives?
Bilan des courses, beaucoup vous diront que la PAC avec préparateur intégré n'est pas l'idéal (ils ont raison), mais en l'absence de mieux cette solution n'est peut-être pas si mauvaise. Le mieux est donc encore de suivre les préconisations de votre installateur, choisi avec soin.
Enfin deux inconvénients toutefois avec ce système avec ECS intégré :
Le dernier facteur concerne la région climatique, qui définit également à la difficulté à gravir l'escalier, puisque les calories gratuites sont moins présentes dans l'air extérieur.
Quelque soit le modèle de la machine, le COP diminuera avec la température. Cependant certains modèles assurent un COP moins dégradé dans le cas de températures extrêmes, la technologie Zubadan de marque Mitsubishi étant la plus connue en la matière. La Zubadan est une technologie spécifique disponible sur l'Ecodan, qui comme vous le voyez permet de garder une puissance de 8kW par -7°C contre 6,3kW pour un modèle standard.
Cette capacité de maintien de puissance est propice à une meilleure performance par grand froid.
Dans la documentation affichée précédemment concernant la PAC Ecodan de marque Mitsubishi vous pouvez voir apparaître la notion de "Inverter" : la technologie de pompe à chaleur aujourd'hui recommandé car celle-ci adapte sa puissance de fonctionnement au besoin réel du logement, contrairement aux technologies plus anciennes qui fonctionnent à plein régime sur des laps de temps plus courts. Or le nombre de démarrage est ce qui définit la durée de vie du compresseur (le groupe extérieur aurait une espérance de vie d'environ 30 000 cycles/démarrages) expliquant la durée de vie plus longue des PAC Inverter.
Faire le choix d'une PAC Inverter a plusieurs conséquences :
| Conversation calme |
Unité extérieure Mi-Saison |
Conversation à voix normale |
Unité extérieure Hiver froid |
| 35 db | 40-45 db | 50 db | 60-70db |
La PAC est un système qui fonctionne de manière optimale lorsque le compresseur tourne en continu. Les à-coups (arrêt et redémarrage fréquents) sont donc à proscrire le plus possible et c'est pour cela que la technologie Inverter se démarque. Elle garantie d'être au plus proche de votre besoin de chauffage plutôt que de réaliser des pics de montée en température qui peuvent causer tantôt de l'inconfort si on est en dessous de la témpérature demandée, tantôt des dépassements de températures (sur-consommation).
Graphique fourni par le fabricant de pompe à chaleur Daikin via son site Daikin.fr
En contrepartie cela implique que la pompe à chaleur Inverter est programmée et il serait dangereux d'utiliser de manière intempestive le thermostat pour augmenter/baisser la température. Il est plutôt recommandé de noter dans un carnet les situations d'inconfort sur un hiver en vous référant à un thermomètre tiers constatant les écarts de température puis d'en parler à votre installateur lors du contrôle annuel de la PAC afin qu'il corrige les réglages.
Une PAC air-eau réversible vous permet de rafraîchir votre logement de quelques degrés. On parle ici d'un rafraîchissement de quelques degrés plus que de réel refroidissement comme c'est le cas pour une PAC air-air qui souffle de l'air frais.
Deuxième contrainte, ce système est seulement compatible avec un plancher hydraulique (et non avec des radiateurs), car la surface d'échange est suffisamment grande pour absorber la chaleur ambiante de la pièce. Le sol frais, idéalement du carrelage, permet par ailleurs d'apporter un rayonnement frais source de fraîcheur.
La température de l'eau qui circule dans le plancher chauffant est égale à la différence entre la température intérieure l’été et la puissance calorifique de la PAC divisée par le débit de l'eau multiplié par la capacité calorifique de l’eau. Avec cette formule et en se basant sur quelques hypothèses, on détermine une température d'eau aux alentours des 10 °C.
Une alternative au plancher chauffant est l'installation de ventilo-convecteurs, comme ceux existant pour les pompes à chaleur air-air. Cela nécessitera cependant une installation particulière.
Le prix d’une pompe à chaleur se situe entre 8 000€ et 17 000€, mais attention il dépend de très nombreuses caractéristiques :
La PAC est éligible à des aides financières assez généreuses dès lors que vos revenus sont considérés comme modestes ou moyens. Pour MaPrimeRénov' votre logement devra avoir plus de 15 ans et 2 ans pour les aides CEE.
Nous vous proposons un simulateur complet pour évaluer vos aides en fonction de vos revenus :
