La pompe à chaleur air-eau est un système de chauffage privilégié pour sa capacité de capturer la chaleur dans l’environnement existant sans consommer beaucoup d’électricité. Cette récupération des calories contenues dans l’air pour être restituées à l’intérieur d’une habitation permet ainsi une économie d’énergie importante. Il est aussi possible de produire de l’eau chaude sanitaire avec une pompe à chaleur air-eau. Si la PAC air-eau et la PAC air-air est similaire dans la manière de produire du chauffage avec une meilleure performance et économie d’électricité, les deux pompes à chaleur aérothermiques sont différentes sur la manière dont la chaleur est diffusée dans la maison. La diffusion de la chaleur par une PAC air-air se fait via un ventilateur dans la maison tandis que celle d’une PAC air-eau est effectuée via ses éléments de chauffage central.

Avantages et inconvénients de la PAC air-eau

La pompe à chaleur air-eau est la solution la plus intéressante pour la construction neuve pour sa facilité d’installation et sa performance si l’installation est couplée avec un plancher chauffant ou un chauffe-eau sanitaire (CES). L’installation d’une PAC air-eau doit être confiée à un professionnel certifié QualiPAC même si elle nécessite peu de travaux, donc peu de frais d’installation, contrairement à une pompe géothermique qui nécessite de lourds travaux (travaux de terrassement à l’extérieur et adaptation du système à l’intérieur). La pompe à chaleur air-eau est une solution encore plus économique que la pompe aérothermique air-air pour réchauffer de manière écologique une habitation. L’installation se distingue par un haut rendement pendant les demi-saisons. L’utilisation de la PAC air-air n’est pas seulement limitée au chauffage de la maison, elle est aussi adaptée au chauffage eau sanitaire ou encore d’une piscine. La pompe à chaleur air-eau est la plus utilisée dans les maisons individuelles pour assurer en même temps le chauffage de l’intérieur via un plancher chauffant, de l’eau sanitaire et de la piscine extérieure ou couverte. Il est possible de baigner par tous les temps comme le chauffage de piscine fonctionne toujours de manière optimale.

Cependant, la pompe à chaleur air-eau présente des inconvénients comme l’autre type de pompe aérothermique (air-air). En effet, le rendement d’une pompe à chaleur aérothermique dépend de la température extérieure. Lorsque la température extérieure est en dessous de la température de fonction de la pompe à chaleur, environ 3 °C, le rendement n’est plus optimal étant donné que l’installation n’arrive pas à récupérer suffisamment d’énergie calorifique de l’environnement extérieur afin de la restituer au fluide caloporteur relié au système de chauffage de la maison, à la production d’eau chaude sanitaire et au chauffage d’une piscine. Si la performance de la pompe à chaleur air-eau est donc particulièrement intéressante pour s’adapter à tous les besoins de chauffage dans une habitation tout en permettant de réaliser des économies d’énergie, il faut noter que la présence d’un système de chauffage d’appoint est souvent nécessaire en période hivernale lorsque les températures sont très basses ou négatives. Etant énergivores, ces systèmes d’appoint tendent à accroitre la facture d’électricité lorsqu’il est sollicité fréquemment. La pompe à chaleur air-eau conserve tout de même un taux de rendement performant comme elle fonctionne en priorité, le chauffage d’appoint ne prend le relais que lorsque les températures descendent en dessous d’un certain seuil. La plupart des pompes à chaleur air-eau cessent de fonctionner à une température en dessous de -5 °C à cause du gel, mais certains modèles sont équipés de technologie « antigel » performante qui les permet de fonctionner jusqu’à -25 °C.

Le principe de fonctionnement de la PAC air-eau

Le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur air-eau se ressemble à celle de la pompe à chaleur air-air à quelques différences près, étant tous deux des pompes à chaleur aérothermiques. Les deux types de pompes à chaleur puisent l’énergie dans l’air extérieur. Si la pompe à chaleur air-air restitue l’énergie capturée sous forme d’air chaud, la pompe à chaleur air-eau utilise l’eau pour transporter la chaleur. Comme on a vu précédemment, les performances de la pompe à chaleur air-eau varient en fonction du climat de la région. La pompe à chaleur aérothermique n’est donc pas la meilleure solution lorsque la région est soumise à des hivers rigoureux et souvent à des températures négatives. Pour connaitre le processus de transformation des calories de l’air en chaleur, il faut connaitre en détail le principe de fonctionnement de la pompe à chaleur air-eau.

  • Composant d’une pompe à chaleur air-eau

La plupart des modèles de pompes à chaleur air-eau sur le marché se présentent sous la forme d’un monobloc. La pompe à chaleur air-eau est composée de 4 éléments pour assurer la transformation de l’énergie calorifique de l’environnement en chaleur : l’évaporateur, le compresseur, le condenseur et le détendeur. Cette transformation est assurée par le fluide frigorigène, un gaz qui est utilisé par les réfrigérateurs. Le fluide frigorigène (R22) est très dangereux pour l’environnement comme il est plus nocif pour la couche d’ozone. Pour accroitre le rendement de la PAC air-eau, certains fabricants remplacent le fluide frigorigène par du gaz Hydrofluorocarbure (HFC), réputé pour sa forte capacité de réchauffement.

  • Fonctionnement des quatre composants

Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur air-eau se fait en 4 phases en passant successivement par les 4 éléments de l’installation. Le fluide caloporteur passe successivement de l’état liquide à l’état gazeux pour transférer la chaleur captée dans l’air extérieur à l’eau du système de chauffage central. L’air ambiant est capturé par l’unité extérieure. La chaleur contenue dans l’air est récupérée par le fluide frigorigène, initialement à l’état liquide, dont la température va augmenter en fonction de l’énergie captée. Le fluide frigorigène se transforme ensuite en gaz et s’évapore. Le compresseur est alimenté par un moteur électrique, il augmente la pression et la chaleur du gaz sous l’effet de la compression. Le condenseur assure le transfert de la chaleur du fluide frigorigène, à l’état de vapeur haute pression, à l’eau de chauffage. Le fluide frigorigène repasse à l’état liquide après cette étape. Le détendeur fait diminuer la pression du fluide frigorigène et sa température avant la phase d’évaporation et la reprise du cycle.

Quels critères pour choisir sa pompe à chaleur air-eau ?

L’installation d’une pompe à chaleur air-eau est un excellent choix pour réaliser des économies d’énergie et garantir un confort de chauffe. Mais pour cela, il est important de bien faire son choix. Le choix n’est pas facile face à la disponibilité d’une multitude de modèles et de fournisseurs sur le marché. Quelques critères doivent être pris en compte pour que le modèle choisi puisse réellement répondre à ses besoins de chauffage.

  • Les différents modèles de PAC air-eau

Lorsqu’on envisage de choisir l’installation d’une pompe à chaleur air-eau, il faut avant tout choisir le modèle à installer. A cet effet, on a le choix entre deux modèles de PAC air-eau : monobloc et bibloc. La PAC air-eau monobloc se distingue par l’emplacement du module hydraulique et du compresseur dans l’unité extérieure. Cette dernière est reliée au circuit de chauffage par une liaison hydraulique. Avec la PAC air-eau bibloc, le compresseur est situé à l’extérieur de l’habitation dans l’unité extérieure tandis que le module hydraulique est placé dans l’unité à l’intérieur, c’est-à-dire à l’intérieur de l’habitation. Les deux unités sont reliées par un circuit caloporteur contenant un fluide frigorigène. Généralement, la PAC air-eau monobloc est moins performante que le modèle bibloc. Le prix d’achat de ce dernier et le coût des travaux d’installation sont plus chers. Quoi qu’il en soit, la réalisation des travaux nécessite l’intervention d’un professionnel.

  • La température de sortie de l’eau

La pompe à chaleur air-eau utilise deux types de technologies différentes qui permettent toutes les deux une économie d’énergie importante. Entre PAC air-eau haute température et PAC air-eau basse température, il faut faire le bon en fonction de ses besoins de chauffage. Le choix dépend essentiellement de la région et de la température de sortie de l’eau souhaitée. La PAC air-eau basse température se démarque par sa température de sortie de l’eau de 35 à 45 °C. Le rendement à la haute température est remarquable étant donné qu’il y a moins d’écart de température de l’eau du circuit de chauffage par rapport à la température extérieure. L’installation d’une pompe à chaleur air-eau basse température est adaptée à la construction neuve, car il est possible d’installer des émetteurs adaptés. L’installation est aussi adaptée à une rénovation, si l’habitation dispose déjà de radiateurs basse température. A noter que la PAC air-eau basse température est le meilleur choix pour un plancher chauffant. La pompe à chaleur air-eau haute température assure une température de sortie d’eau d’environ 65 °C. Elle est plus adaptée à une rénovation qu’à une construction neuve comme l’installation permet de conserver le système de chauffage existant. Ainsi, la PAC air-eau haute température peut fonctionner avec les radiateurs haute température classiques. À noter que certains fabricants de pompe à chaleur proposent des pompes à chaleur utilisant un mélange des deux technologies dit « mixte ». Le système fonctionne à basse température et peut être couplé avec un plancher chauffant et des ventilo-convecteurs à eau.

  • Les bons émetteurs de chaleur

La particularité d’une pompe à chaleur air-eau est la possibilité de choisir l’émetteur à installer à l’intérieur de la maison en fonction de la configuration de celle-ci et le niveau de chauffage souhaité. Il est donc possible de choisir parmi 5 types d’émetteurs : plancher chauffant/rafraîchissant, ventilo-convecteurs à eau, radiateurs basse température, radiateurs haute température, et unités à cassette. Le plancher chauffant/rafraîchissant est une solution efficace pour chauffer une habitation grâce à une diffusion de chaleur plus homogène sans brassage de la poussière. Le ventilo-convecteurs à eau est un émetteur qui assure la diffusion de l’air chauffé dans la pièce grâce à des ventilateurs. Les radiateurs sont les émetteurs de chauffage classiques dans une habitation : basse température (inférieure ou égale à 50 °C) et haute température (supérieure à 50 °C). Les unités à cassette sont des dispositifs de diffusion de l’air chauffé encastrés dans un plafond.

  • Le coefficient de performance (COP)

Le Coefficient de Performance ou COP est un indicateur qu’il ne faut en aucun négligé au moment de choisir sa pompe à chaleur air-eau. Le COP indique le rapport entre la quantité d’énergie restituée et la consommation électrique du compresseur. Pour un COP de 3,5 par exemple, la pompe à chaleur air-eau restitue environ 3,5 kW d’énergie pour 1 kW d’énergie électrique consommée dans son fonctionnement optimal. Cet indicateur permet de comparer le rendement des pompes à chaleur et aussi de savoir si on peut bénéficier des aides et subventions avec son installation (COP constructeur supérieur égal ou à 3,4). Le COP constructeur est l’indicateur fourni par les fabricants de pompes à chaleur pour renseigner le rendement de l’appareil à pleine puissance, sans variation de température et en situation optimale. Pour mesurer la performance de la pompe à chaleur et connaitre son rendement réel, il faut connaitre son coefficient de performance annuel COPA. Cet indicateur est inférieur au COP constructeur compte il prend en compte des conditions climatiques sur une année entière.

  • La puissance calorifique

La pompe à chaleur air-eau est disponible en plusieurs puissances (kW), à choisir en fonctionnement de son dimensionnement. Disponible entre 5 et 20 kW, cette puissance calorifique mesure la capacité de l’installation à produire de la chaleur. Le dimensionnement doit être défini par un professionnel pour vous assurer un résultat optimal. A noter que le surdimensionnement d’une pompe à chaleur air-eau entraine une surconsommation électrique, tandis qu’un sous-dimensionnement engendre un inconfort thermique comme la puissance de l’appareil ne suffit pas à répondre aux besoins de chauffage.

  • Les normes en vigueur

La norme constitue un repère pour les consommateurs sur la qualité de la pompe à chaleur air-eau choisie. On distingue plusieurs normes dont celles qu’il faut vérifier sont les normes :

NF PAC, délivrée par l’Afnor, indique la mise en conformité des pompes à chaleur air-eau.

CE, une norme obligatoire qui engage directement la responsabilité du fabricant sur la sécurité des consommateurs.

Qualipac, créée par l’AFPAC, l’EDF et l’Ademe, cette norme concerne les entreprises d’installations de pompes à chaleur qui s’engagent à respecter le Référentiel Qualipac.

Eurovent, une certification des performances de matériel de climatisation et de réfrigération en accord avec les normes européennes et internationales. Cette norme concerne les  pour garantir la conformité des valeurs indiquées par le fabricant aux coefficients d’efficacité frigorifique (EER), puissance et COP de la pompe à chaleur, notamment pour les modèles réversibles.