Comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau ? Schéma, installation, avis et consommation

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Une pompe à chaleur air-eau fonctionne en générant de la chaleur à partir de l'énergie présente dans l'air ambiant. Une pompe à chaleur air-eau est composé d'une unité extérieure capable de capter les calories de l'air et d'une unité intérieure qui transforme l'air en eau pour alimenter le réseau de radiateurs. C'est une méthode de production de chaleur écologique, qui produit davantage d'énergie qu'elle n'en utilise. On détaille son fonctionnement à l’aide de schéma, sa consommation et son rendement ainsi que notre avis par rapport à d’autres moyens de chauffage.

Fonctionnement pompe à chaleur air-eau en bref
⚙️ Fonctionnement pompe à chaleur air-eau ?La pompe à chaleur air-eau extrait les calories de l'air extérieur pour produire de l'eau chaude qui est ensuite déversée dans les radiateurs du logement ou pour l'eau chaude sanitaire.
📌 Installation d'une pompe à chaleur air-eau
  • Unité extérieure : dans le jarfin ou sur une terrasse, orientation sud et loin de vos voisins pour maximiser le rendement et éviter les nuisances sonores).
  • Unité intérieure : proche de votre ballon d'eau chaude, idéalement au sous-sol pour éviter d'encombrer vos pièces de vie
🤔 Jusqu'à quelle température fonctionne une pompe a chaleur air-eau ?Une pompe à chaleur air-eau fonctionne correctement entre -5°C et 45°C.
📈 Rendement d'une pompe à chaleur air-eauUne pompe à chaleur air-eau présente un rendement de 3 ou 4. Pour 1kW consommé, elle produit 3 voire 4 kWh d'énergie pour le chauffage. La consommation d'une pompe à chaleur est 40% plus faible qu'une chaudière classique.

⚙️ Le fonctionnement d'une pompe à chaleur air-eau

Une pompe à chaleur air-eau fonctionne grâce au principe de l’aérothermie, l’usage de l’air pour créer de la chaleur. À la différence de la pompe à chaleur air-air qui récupère les calories de l’air pour créer de l’air chaud, la pompe à chaleur air-eau utilise les calories de l’air pour chauffer de l’eau alimentant les radiateurs de votre logement. Découvrez comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau ainsi qu’un schéma d’installation.

Le principe de l'aérothermie dans le fonctionnement d'une pompe à chaleur air eau

La pompe à chaleur air-eau est un dispositif aérothermique qui extrait les calories de l'air extérieur pour fonctionner. Elle utilise cette énergie gratuite pour produire du chauffage et de l'eau chaude dans une habitation. Ce principe de la pompe à chaleur air-eau, qui transfère la chaleur d'une source froide à une source chaude, est connu sous le nom de « dispositif thermodynamique ».

Pour fonctionner correctement, une pompe à chaleur aérothermie air-eau nécessite quatre composants essentiels :

  • L'évaporateur agit comme un échangeur thermique, captant les calories de l'air ambiant.
  • Le compresseur augmente la température, transformant le fluide frigorigène en gaz chaud.
  • Le condenseur, autre échangeur thermique, libère la chaleur récupérée par l'évaporateur pour la transférer aux dispositifs de chauffage de la maison (comme le plancher chauffant, les radiateurs, ou le ballon d'eau chaude).
  • Le détendeur fonctionne à l'inverse du compresseur, abaissant la température du fluide frigorigène.

Le schéma d'installation d'une pompe à chaleur air-eau

Les composants mentionnés précédemment collaborent pour réaliser le cycle thermodynamique d'une pompe à chaleur air-eau, qui se déroule ainsi :

  • L'air extérieur transfère ses calories au fluide frigorigène, le chauffant et provoquant son évaporation.
  • Le fluide frigorigène, maintenant gazeux, entre dans le compresseur. En subissant une augmentation de pression, il gagne en température.
  • Ensuite, le fluide frigorigène traverse le condenseur, également connu sous le nom d'échangeur, qui est directement connecté au circuit d'eau de chauffage. Il y cède sa chaleur, ce qui le ramène partiellement à l'état liquide.
  • Le fluide frigorigène passe par le détendeur, retrouvant totalement son état liquide initial.
  • Un nouveau cycle peut alors commencer.
Fonctionnement Pompe à Chaleur Air-Eau

Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur réversible permet au cycle d’être inversé durant l'été pour rafraîchir le logement.

Le schéma d'une installation de pompe à chaleur air-eau illustre comment la chaleur est générée à partir de l'air ambiant. Il existe deux configurations principales :

  • La pompe à chaleur air-eau bibloc, qui se compose de deux unités : une externe et une interne. Cette configuration empêche la circulation de l'eau de chauffage à l'extérieur, réduisant ainsi les risques de gel. Cependant, ce type de pompe à chaleur air-eau bibloc, aussi appelée multisplit, nécessite plus d'espace pour l'unité intérieure de la pompe à chaleur air eau et est plus coûteuse.

    👍 Avantages👎 Inconvénients
    • Résistance au gel
    • Meilleur rendement supérieur à COP=4 en général
    • Coût plus important qu'un monobloc
    • Nécessite un espace supplémentaire pour le module intérieur
    • Frais de gestion réguliers qui sur un an peuvent facilement devenir élevés
  • La pompe à chaleur air-eau monobloc, avec un seul module extérieur. Ici, le risque de gel est plus élevé car l'échange de chaleur entre le fluide frigorigène et l'eau de chauffage se fait à l'extérieur. Les modèles monosplit sont moins chers et plus adaptés aux maisons avec un espace limité.

    👍 Avantages👎 Inconvénients
    • Peu encombrante
    • Possiblité de conserver les radiateurs existants (hormis les grille-pains)
    • Installation et maintenance simple sur l'unité extérieure
    • Moins performante d'un modèle bibloc, surtout en temps froid
    • Risque de gel ecas de températures négatives
    • Frais de gestion réguliers qui sur un an peuvent facilement devenir élevés

🛠 Comment installer une pompe à chaleur air-eau ?

Sur le marché, il existe de nombreuses marques de pompes à chaleur (PAC) air-eau telles que Daikin, Mitsubishi, Panasonic, Hitachi, LG, Viessmann. Le prix d'une PAC air-eau se situe généralement entre 7 000 € et 15 000 €, en fonction des spécificités du modèle (puissance, COP, type monobloc ou bibloc) et des accessoires (programmateur ou PAC connectée). À ce budget, il faut aussi prévoir le coût de l’installation d'une pompe à chaleur air eau par un professionnel certifié, oscillant entre 1500€ et 3500€ selon la complexité de l'installation et votre localisation.

Ces tarifs peuvent effrayer, mais pas de panique : des aides financières pour l'achat de pompes à chaleur peuvent couvrir une partie ou même la totalité des coûts d'acquisition de cet équipement de chauffage.

Où installer sa pompe à chaleur air-eau ?

L'unité intérieure pac air-eau doit être positionnée dans un espace secondaire, comme un garage ou une buanderie, loin des pièces principales de la maison. De son côté, l'unité extérieure doit être installée dehors, protégée des intempéries et éloignée des vents froids du nord.

Pour choisir l'emplacement de l'unité intérieure d'une pompe à chaleur air-eau, plusieurs critères sont à considérer :

  • La taille et l'agencement de votre domicile.
  • La dimension de l’unité intérieure pompe à chaleur air/eau : les dimensions d'une unité intérieure pour une pompe à chaleur air/eau est en moyenne de 60x60x180cm (hauteurxprofondeurxlongueur).
  • La localisation et la disposition de vos sources de chaleur actuelles.
  • Les installations électriques existantes et les besoins futurs éventuels.
  • Les spécifications techniques de votre pompe à chaleur air-eau.

La question indispensable à vous poser avant de l’installer est la suivante : est-elle connectée au système de chauffage central ou associée à un ballon d'eau chaude ?

Pour une PAC reliée au chauffage central, l'emplacement idéal est le sous-sol. Si ce n'est pas possible, un garage ou une buanderie peut convenir.

Si votre PAC est couplée à un ballon d'eau chaude, ils doivent être installés côte à côte pour une synergie optimale.

Peu importe que vous optiez pour une pompe à chaleur monobloc ou bibloc, chaque modèle inclut une unité extérieure pour capter les calories de l'air. Généralement, l’installation d'une pompe à chaleur air eau ne requiert pas de travaux majeurs, hormis la mise en place d'une plateforme stable et d'un abri pour la protection.

Les pompes à chaleur air-eau peuvent être installées dans n'importe quel endroit de votre jardin, à condition de respecter ces deux exigences. Cependant, certains aspects doivent être pris en compte :

  • Nuisances sonores : l'unité extérieure peut être bruyante. Pour le confort de tous, évitez de la placer sous les fenêtres de chambres ou trop près de vos voisins et placez-la sur un support anti-vibratile.
  • Esthétique : les pompes à chaleur ne sont pas particulièrement esthétiques. Il est préférable de choisir un emplacement discret, hors de vue.
  • Orientation : dans les zones froides, évitez de placer la PAC au nord pour réduire les difficultés de dégivrage en hiver et optimiser son rendement thermique.

Peut-on installer soi-même une pompe à chaleur air eau ?

La réponse est non ! Il n'est pas recommandé d'installer soi-même une pompe à chaleur air eau. Pour des raisons de sécurité, il est préférable de faire appel à un professionnel certifié RGE (Reconnu Garant de l'Environnement) pour l’installation d'une pompe à chaleur air eau.

En bonus, il pourra vous fournir des conseils et des astuces concernant l'utilisation, l'entretien et le réglage de votre pompe à chaleur air/eau. Un autre avantage à faire appel à un professionnel certifié : cela peut vous ouvrir l'accès à certaines aides financières. N'hésitez pas à lui poser toutes vos questions !

🌡 Jusqu'à quelle température fonctionne une pompe a chaleur air-eau ?

En règle générale, sauf si la pompe à chaleur est spécifiquement conçue pour des climats très rigoureux, elle fonctionne correctement jusqu'à des températures extérieures d'environ -5 °C.

Quant à une PAC réversible, qui assure également la fonction de climatisation, elle peut fournir du froid même lorsque la température extérieure dépasse les 45 °C, en fonction du modèle.

💵 Quel est le rendement d'une pompe à chaleur air eau ? Efficacité et COP

Pour mesurer le rendement d'une pompe à chaleur air-eau, on utilise le coefficient de performance (COP), qui est le rapport entre l'énergie fournie par la PAC à la maison et l'énergie qu'elle consomme.

Un COP de pompe à chaleur air eau considéré comme efficace se situe entre 3 et 5. Le rendement d’une pompe à chaleur air-eau varie en fonction de facteurs comme :

  • Les saisons
  • La superficie de l'habitation
  • La qualité de l'isolation
  • La zone climatique

Il existe principalement deux catégories de pompes à chaleur :

  • Les PAC aérothermiques, comprenant les modèles air-air et air-eau, qui récupèrent les calories de l'air extérieur.
  • Les PAC géothermiques, incluant les types sol-eau et eau-eau, qui puisent les calories du sol ou des nappes phréatiques.

La PAC eau-eau détient le meilleur coefficient de performance (COP) mais son coût est relativement élevé. En revanche, la pompe à chaleur air-air présente un bon équilibre qualité-prix avec son coût abordable et un COP de pompe à chaleur air eau satisfaisant.

🔋 Quelle est la consommation d'une pompe à chaleur air-eau par rapport à une chaudière classique ?

Selon l'ADEME, une pompe à chaleur air-eau consomme 50kWh par m2 par an. En comparant avec une chaudière au gaz, une pompe à chaleur air-eau peut permettre de réaliser jusqu'à 40% d'économies d'énergie sur la facture énergétique.

Mais même si elle est considérée comme une source de chauffage renouvelable, la pompe à chaleur nécessite de l'électricité pour fonctionner.

La consommation d’une pac air eau varie selon plusieurs facteurs :

  • Le nombre de résidents
  • La superficie du logement
  • La hauteur sous plafond
  • Le climat extérieur.

Pour donner une idée, une pompe à chaleur air-air avec un COP de 4, installée dans une maison de 100 m², consomme environ 5100 kWh par an, ce qui revient à 794 € d'électricité par an.

💡 Les avantages et inconvénients d'une pompe à chaleur air eau

Le marché des pompes à chaleur air-eau connaît une croissance soutenue, grâce à leurs multiples avantages :

  • Confort thermique assuré : une pompe à chaleur est calibrée pour répondre à tous les besoins de chauffage d'une maison sans nécessiter de chauffage d'appoint électrique.
  • Solution deux-en-un : elle offre à la fois un système de chauffage efficace et la production d'eau chaude sanitaire.
  • Rendement élevé : avec un coefficient de performance (COP) autour de 3, elle produit 3 kWh d'énergie thermique pour chaque kWh d'électricité consommé.
  • Réduction significative des coûts énergétiques : son utilisation peut réduire par trois votre facture d'énergie.
  • Consommation d’un pac air eau réduite : les composants de la pompe à chaleur air-eau sont peu gourmands en électricité.
  • Utilisation d'énergie renouvelable : similaire aux panneaux solaires, elle tire parti d'une source d'énergie renouvelable.
  • Impact environnemental moindre : son empreinte carbone est réduite, contribuant à la diminution des émissions de gaz à effet de serre.
  • Installation aisée : sa mise en place ne requiert pas de travaux importants.
  • Subventions disponibles : tous les modèles de PAC air-eau sont éligibles à des aides financières et crédits d'impôt.

Pourtant, aucun système de chauffage n'est parfait, y compris les pompes à chaleur air-eau, qui présentent aussi leurs propres inconvénients.

  • Fluides frigorigènes : les fluides frigorigènes utilisés dans ces pompes, qui, bien qu'efficaces, ont un potentiel élevé de réchauffement global lorsqu'ils deviennent gazeux. L'installation et l'entretien de ces pompes exigent donc l'intervention d'un professionnel certifié, qui veillera à l'intégrité du circuit frigorifique.

    Les fabricants s'orientent vers des fluides plus écologiques. Par exemple, le fluide R32, couramment utilisé dans les modèles récents, a un impact sur le réchauffement climatique trois fois moindre que son prédécesseur, le R410A.

  • Le bruit : même si les modèles récents sont généralement moins bruyants, le fonctionnement d’une pompe à chaleur air-eau peut créer des nuisances sonores, affectant tant les occupants de la maison que le voisinage. Un bruit excessif, dépassant 25 décibels, peut être considéré comme une nuisance et être sujet à des sanctions. Une PAC peut émettre entre 45 et 65 décibels à proximité immédiate. Il est donc prudent de prendre des mesures pour minimiser les nuisances sonores vis-à-vis du voisinage dès l'installation.

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FAQ : tout savoir sur la pompe à chaleur air-eau

💸 Une pompe à chaleur air eau est-elle rentable ?

Une PAC air/eau se révèle être un choix économique avantageux, car elle offre d'importantes économies d'énergie. On estime qu'elle peut réduire vos factures d'environ 1000 € par an. Le retour sur investissement est généralement rapide, se manifestant souvent dans un délai de 6 à 7 ans.

⏰ Quelle est la durée de vie d'une pompe à chaleur air eau ?

La durée de vie moyenne pour une pompe à chaleur air/eau est de 17 ans. Cette durée de vie d’une pompe a chaleur air eau peut varier, étant plus courte ou plus longue, selon le niveau d'entretien fourni à l'appareil.

🔌 Quels sont les différents types de pompe à chaleur air eau ?

Selon le système de chauffage en place, il y a deux types de pompes à chaleur air-eau :

  • La pompe à chaleur air-eau basse température, adaptée aux radiateurs basse température, planchers chauffants et ventilo-convecteurs. Pour ce modèle, la température de la pompe doit être réglée entre 35°C et 45°C.
  • La pompe à chaleur air-eau haute température, conçue pour des radiateurs haute température. Pour ce type, la température de la PAC devrait être d'environ 65°C.

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