L'énergie mécanique nécessaire au déplacement du fluide frigorigène et à ses changements d'état est apportée par un compresseur, lui-même fonctionnant à l'électricité.
Pour réaliser ce transfert de calories, seul le compresseur et les ventilateurs (ou pompes) du système sont raccordés électriquement. Comme les calories prélevées dans le milieu naturel sont gratuites et qu'une grande partie de l'électricité fournie au compresseur est transformée en chaleur, un chauffage thermodynamique consomme moins d'énergie qu'il n'en fournit. Ce phénomène est défini par le Coefficient de Performance ou COP. C'est le rapport entre la puissance nominale de chauffage et la puissance absorbée par la pompe à chaleur.
Si nous appelons :
E l'évaporateur, et PE, la puissance en kW absorbée à l'évaporateur,
C le condenseur, et PC, la puissance en kW évacuée à l'évaporateur,
P, le compresseur, et PP la puissance en kW apportée ou
consommée par le compresseur
par exemple, nous avons :
PE, la puissance en kW absorbée à l'évaporateur = 2 kW
PP la puissance en kW consommée par le compresseur = 1 kW
PC, la puissance en kW évacuée au condenseur = donc 2 + 1 = 3 kW
C'est la puissance récupérée dans la pièce à chauffer.
Le COP, coefficient de performance de la machine = PC/PP = 3 !
Le fonctionnement de la PAC est réversible grâce à une vanne quatre voies : l'évaporateur devient condenseur et vice-versa. En été, la pompe à chaleur devient un climatiseur : elle absorbe alors la chaleur pour refroidir les pièces et l'évacue dans l'air extérieur, l'eau ou le sol.
Dans ce cas, la pompe à chaleur est dite « réversible ».
Le coefficient de performance ou COP d'une pompe à chaleur correspond à la puissance thermique fournie en kW , divisée par la puissance électrique absorbée par le dispositif également en kW.
En utilisant 1 kWh d'électricité pour faire fonctionner la pompe à chaleur, vous pouvez récupérer gratuitement jusqu'à 3 ou 4 kWh naturellement présents dans l'environnement tout en le préservant.
Ce passage de 1 à 3 est appelé COP (coefficient de performance de la pompe à chaleur), c'est pour ainsi dire le rendement.
Oui le rendement d'une PAC, pompe à chaleur, est bien supérieur à 1, il est dans cet exemple de COP égal à 3 !
Autrement dit en terme de consommation, vous vous chauffez avec 3 kWh et n'en payez qu'un ! ou bien votre facture de chauffage est divisée par 3 ! La réponse est: "pas toujours", car avec l'énergie électrique rentrent en ligne de compte les tranches horaires, l'abonnement souscrit, etc ...
Attention comme pour les rendements, il y a différents types de COP :
Le COP de la pompe à chaleur : comme défini ci-dessus.
Soyons vigilants sur les conditions de déclaration de ce COP machine, qui dépend de la température du milieu extérieur et de la température fournie au système de chauffage. Exemple, pour 20°C intérieur dans une maison, si l'extérieur est à 5°C, le COP d'une PAC air/eau sera de 2,9 et passera à 3,5 par exemple par +10°C extérieur.
Le COP de l'installation : c'est le COP étendu à l'ensemble de l'installation incluant généralement les consommations des auxiliaires tels que pompes de circulation de l'eau dans le système de distribution de chauffage dans les conditions nominales de fonctionnement.
Le COP annuel de l'installation : c'est le COP annuel de l'installation dans la durée, tenant compte des variations de températures extérieures, des conditions d'utilisation intérieure, …, en continu.
Comparatif du coefficient de performance entre types de pompe à chaleur
Le rendement ou COP en géothermie sera meilleur qu'en aérothermie.
Pour fixer les idées, un COP de pompe à chaleur eau/eau (géothermie sur nappe) sera supérieur de +60% par rapport à un COP de pompe à chaleur air/eau (aérothermie).
| PAC EAU / EAU | PAC AIR / EAU | |
| C.O.P. Hiver | 3, 40 (+ 60%) |
2,10 |
| E.E.R Eté (en cas de fonctionnement clim) | 4,30 (+ 40%) |
3,00 |
Comparatif Aérothermie et Géothermie
| AEROTHERMIE | GEOTHERMIE | |||
| POMPE A CHALEUR | air extérieur/eau | air extérieur/air ou air extrait/air neuf |
sol / sol ou sol/eau |
eau glycolée/eau ou eau/eau |
Coût |
Investissement de 80 € à110 € TTC par m² (chauffé et rafraîchi) Fonctionnement de 2,5 € TTC par m² / an à 3,7 € TTC par m² / an Pac seule 12 000 € TTC |
Investissement Pac seule |
Investissement de 70 à 100 € TTC par m² chauffé, hors ECS et rafraîchissement Fonctionnement de 2 ,3 € TTC par m² / an à 3,5 € TTC par m² / an. PAC seule 12 000 € TTC (sol/sol) 14 000 € TTC (sol/eau) |
Investissement - systèmes à capteurs horizontaux, de 85 € TTC par m² chauffé (option chauffage) à 135 € TTC par m² chauffé (option chauffage et rafraîchissement) - systèmes à capteurs verticaux, de 145 à 185 € TTC par m² chauffé - systèmes sur eau de nappe, 80 à 130 € TTC par m² chauffé Fonctionnement de 2 ,3 à 3,5 € TTC par m² / an. PAC seule 15 000 € TTC |
Appoint |
Toujours intégré au système, peu ou pas utilisé dans les systèmes les plus performants, nécessaire pour les autres | Toujours nécessaire | Pas nécessaire | Pas nécessaire |
| Eau chaude sanitaire | Préchauffage et production
possibles chauffe eau thermodynamique dédié à l'ECS |
Non conçu pour produire de l'eau chaude sanitaire | Production possible | Production possible |
| Rafraîchis- sement |
Possible (sauf si les émetteurs sont des radiateurs) et bien maîtrisé | Possible et bien maîtrisé | Pas possible sur plancher chauffant, possible avec des unités à détente directe | Possible (sauf si les émetteurs sont des radiateurs) et bien maîtrisé |
Avantages |
Système simple, coût limité Utilisable en appartement à chauffage individuel Peu de fluide frigorigène, confiné dans la PAC Adaptation possible à un réseau de chauffage central existant |
Utilisable en appartement
à chauffage individuel Couplage avec la VMC Pour les PAC air extrait/air neuf |
Système simple, coût
limité pour du géothermique adaptée aux climats rigoureux Existence obligatoire d'un avis technique du CSTB (pompe sol/sol) |
Adaptée aux climats rigoureux peu de fluide frigorigène, confiné dans la PAC Adaptation possible à un réseau de chauffage central existant |
Inconvénients |
Exiger des modèles particulièrement
performants dans les climats
rigoureux Vérifier le niveau de bruit développé par la PAC |
N'assure pas la production d'eau
chaude sanitaire Nécessite le passage d'un réseau de gaines de soufflage de l'air (dans un faux-plafond ou des combles, accessibles pour les besoins de l'entretien) N 'assure pas la totalité du chauffage pour les PAC air extrait/air neuf |
Systèmes à capteurs
horizontaux seulement Quantité importante de fluide frigorigène Mise en oeuvre (surtout pour la pompe sol/sol) Exiger une solide expérience de l'installateur pour la PAC sol/sol, technologie de plancher spécifique |
Système plus coûteux
qu'une PAC sol/sol ou
sol/eau Pour les PAC à capteurs verticaux ou sur eau de nappe : exiger une solide expérience de l'installateur et du foreur Démarches et autorisations à envisager Coût élevé des forages |
| COP annuel chauffage | 2,1 |
2 |
3 |
3,4 |
A lire également
