Tout savoir sur la pompe à chaleur aérothermique

publié le 23/03/2021 | mis à jour le 04/08/2023 | par Héloïse Lebrun-Brocail

Pompe à chaleur aérothermique : un système d’autoconsommation basé sur le chauffage aérothermique

Comme le souligne l’Agence de la transition écologique (ADEME) dans son guide pratique Installer une pompe à chaleur, il y a de la chaleur dans le sous-sol de la Terre, mais aussi dans l’air. On appelle cela le chauffage par aérothermie.

Valoriser la chaleur de l’air

Les pompes à chaleur sont des « équipements de chauffage thermodynamique à énergie renouvelable » (ADEME, Les pompes à chaleur). En termes simples, cela signifie qu’elles valorisent les calories contenues dans une source renouvelable. Dans le cas des pompes à chaleur aérothermiques, cette énergie primaire renouvelable est l’air extérieur ou l’air intérieur. Nous reviendrons sur les différents types de pompe à chaleur plus en détails au cours de cet article.

Le cycle de fonctionnement d’une pompe à chaleur à chaleur aérothermique comporte différentes étapes :

• le prélèvement de la chaleur de l’air par la PAC ;
• le transfert de cette chaleur au fluide frigorigène, qui se vaporise alors sous l’effet de la chaleur au niveau de l’évaporateur (étape 1 du schéma ci-dessus) ;
• l’aspiration du fluide frigorigène vaporisé par le compresseur électrique. Ce compresseur fait ensuite augmenter la température du fluide (étape 2) ;
• le transfert de la chaleur de la vapeur du fluide frigorigène vers l’eau du circuit de chauffage du logement, vers l’eau sanitaire ou directement vers l’air du logement ;
• la condensation, dans le condenseur, du fluide frigorigène qui a alors perdu sa chaleur. En termes simples, cela signifie qu’il redevient liquide (étape 3) ;
• la diminution de la pression du fluide frigorigène par le détendeur (étape 4).

Une pompe à chaleur fonctionne par ailleurs également grâce à une autre source d’énergie complémentaire à celle dont elle valorise les calories. Elle fonctionne donc à l’aide d’électricité ou (bien plus rarement) de gaz naturel. Plus le coefficient de performance de la PAC est élevé, et moins elle a besoin d’énergie pour fonctionner. Nous reviendrons ultérieurement sur la notion de coefficient de performance.

A quoi servent les pompes à chaleur aérothermiques ?

Contrairement aux idées reçues, les pompes à chaleur aérothermiques ne servent pas simplement à chauffer une habitation. Elles peuvent aussi permettre de produire de l’eau chaude sanitaire, et même du frais.

Produire du chaud

Cet usage a déjà été brièvement évoqué plus haut. L’usage principal des pompes à chaleur aérothermiques aujourd’hui est la production de chaleur. Les PAC sont avant tout des systèmes de chauffage.

En 2019, le parc français de pompes à chaleur a permis de produire 34 Térawattheures (TWh) de chaleur renouvelable, d’après l’édition 2020 des Chiffres clés des énergies renouvelables publiés par le ministère de la Transition écologique. Cela correspond à une augmentation de 12 % en une année (à climat constant). Ce parc français est majoritairement constitué de PAC aérothermiques.

Produire de l’eau chaude sanitaire

Les chauffe-eaux thermodynamiques (souvent abrégés CET) permettent de produire de l’eau chaude sanitaire.

Il existe 3 catégories de CET aérothermiques :

• les chauffe-eaux thermodynamiques sur air ambiant, qui valorisent uniquement l’air de la pièce dans lequel il est situé. D’après l’ADEME, environ 50 % des CET thermodynamiques installés en France en 2016 étaient des CET sur air ambiant ;
• les chauffe-eaux thermodynamiques sur air extrait, qui valorisent l’air extrait par la ventilation mécanique contrôlée (VMC). Ces CET sont plus encombrants que les CET à air ambiant. Ils ne fonctionnent par ailleurs que si la température de l’air extrait est d’au moins 20 °C. Enfin, les CET sur air extrait refroidissent considérablement la température de la pièce dans laquelle ils se trouvent. En fonction de l’usage qui est fait de cette pièce, ils exposent donc les propriétaires de l’habitation à une surconsommation de chauffage ;
• les chauffe-eaux thermodynamiques sur air extérieur, qui sont peu encombrants mais souvent très bruyants. Ils se composent d’un ballon (installé en intérieur) et d’un récupérateur d’air extérieur. Ces deux éléments sont connectés par un circuit qui contient le fluide frigorigène. Les CET sur air extérieur sont bien souvent plus performants que les autres CET. Ils sont néanmoins plus chers à l’achat.

Comme le souligne l’ADEME dans son guide Installer une pompe à chaleur, la performance d’un chauffe-eau thermodynamique aérothermique varie en fonction de quatre paramètres :

• la température de l’air ambiant. Une baisse de 1 °C de la température entraîne une baisse de la performance du CET d’environ 2 % ;
• la température de consigne pour l’eau du ballon, qui doit idéalement être de 55 °C ;
• la consommation d’eau, car contrairement aux idées reçues, un surdimensionnement de la taille du ballon entraîne une chute des performances du CET ;
• l’emplacement du ballon, qui doit être préservé de la baisse des températures extérieures et d’éventuelles pluies.

Produire du frais

Certains modèles de pompe à chaleur aérothermique sont réversibles. Cela signifie qu’ils peuvent produire de la chaleur en hiver, et de la fraîcheur en été.

Quels sont les différents types de pompe à chaleur aérothermique ?

Il existe différents types de pompe à chaleur aérothermique. Certaines valorisent l’air extérieur, tandis que d’autres valorisent l’air du logement auquel elles sont rattachées.

Les PAC qui valorisent l’air extérieur

Les pompes à chaleur qui valorisent l’air extérieur peuvent être installée :

• à l’intérieur d’un logement ;
• à l’extérieur d’un logement.

Elles sont sensibles à la température de l’extérieur. Une température trop basse fait considérablement chuter leur efficacité. Elle peut même la rendre inutilisable. La température extérieure à partir de laquelle la PAC n’est plus efficace dépend du modèle de PAC choisi.

Les PAC qui valorisent l’air extérieur peuvent être de deux types :

• les PAC air extérieur/air intérieur, qui vont directement chauffer l’intérieur du logement ;
• les PAC air extérieur/eau, qui vont chauffer l’eau contenue dans un circuit de chauffage.

Toutes les PAC fonctionnant grâce à l’air extérieur sont réversibles. En termes simples, cela signifie qu’elles peuvent tout aussi bien produire de la chaleur que du frais.

Les PAC qui valorisent l’air du logement

Les pompes à chaleur aérothermiques utilisant l’air du logement sont appelées des PAC air extrait/air neuf, ou encore des VMC double flux thermodynamique.

Elles sont constituées d’une :

• VMC, qui va récupérer l’air dans les pièces comme la cuisine ou la salle de bain ;
• PAC, qui va valoriser l’air extrait par la VMC pour chauffer les pièces comme le salon ou les chambres.

Ces PAC sont également réversibles, elles peuvent donc également permettre de rafraîchir une habitation. Elles nécessitent par contre systématiquement l’intervention d’un chauffage d’appoint.

Un système d’appoint et de relève nécessaire ?

Nous l’avons déjà évoqué à plusieurs reprises : la performance des PAC aérothermiques varie en fonction de la température extérieure. Elles ne sont donc pas toujours en mesure de chauffer suffisamment votre logement lorsque les températures sont très basses. Un appoint de chauffage peut donc être nécessaire afin de vous apporter un confort thermique suffisant.

Les PAC air extérieur/eau peuvent être directement intégrée au chauffage central de votre logement. C’est ce que l’on appelle une pompe à chaleur en relève de chaudière. Le chauffage d’appoint peut aussi être constitué par une résistance électrique directement intégré à la PAC.

Comment choisir sa pompe à chaleur aérothermique ?

Le prestataire que vous aurez sélectionné sera le plus à même de vous conseiller sur le type et le modèle de PAC aérothermique correspondant à votre maison et à vos besoins énergétiques. Quelques paramètres sont néanmoins à prendre en compte.

Quels sont les indicateurs de performance des PAC aérothermiques ?

Différents indicateurs permettent de rendre compte de l’efficacité énergétique des pompes à chaleur, et donc des pompes à chaleur aérothermiques :

• le coefficient de performance, qui correspond au rapport entre la quantité de chaleur émise et la quantité d’électricité nécessaire pour la produire. Plus ce coefficient est élevé, plus votre PAC est performante. Attention, une PAC dont le coefficient serait trop faible vous empêcherait d’être éligibles à certaines aides financières publiques ;
• le pourcentage d’efficacité énergétique saisonnière, qui est d’environ 110 % pour les PAC aérothermiques moyenne et haute température, et d’environ 130 % pour les PAC aérothermiques en basse température (ADEME, Se chauffer mieux et moins cher, juin 2019) ;
• le pourcentage d’efficacité énergétique pour le chauffage de l’eau ;
• le coefficient d’efficacité frigorifique.

Sur quels labels s’appuyer pour choisir sa pompe à chaleur aérothermique ?

Le choix d’une pompe à chaleur aérothermique peut être ardu. Les arnaques et professionnels peu scrupuleux ont fleuri suite à l’essor des PAC ces dernières années. Certains n’hésitent pas à surfer sur la conscience écologique grandissante de consommateurs néophytes, et à leur vendre des appareils peu performants ou inadaptés à leur profil de consommation énergétique. L’ADEME a établi une liste de labels et certifications sur lesquels s’appuyer pour choisir sa PAC.

Choisir un prestataire bénéficiant de la mention RGE

La mention « Reconnu Garant de l’Environnement » est accordée aux entreprises engagées ayant démontré un haut degré de professionnalisme et de qualité. Elle est spécifique aux professionnels réalisant des installations d’équipements utilisant les énergies renouvelables.

Pour bénéficier des aides à l’installation d’une PAC aérothermique (nous les détaillons plus bas dans cet article), il est impératif de faire appel à un prestataire bénéficiant de la mention RGE.

Marquage Eurovent, Marque NF PAC et Label Promotec : des garanties de qualité

Trois marquages attestent également de la qualité des pompes à chaleur :

• le marquage Eurovent, qui « garantit que les puissances calorifique et frigorifique des PAC réversibles sont conformes aux valeurs annoncées par les constructeurs » (ADEME, guide pour Installer une pompe à chaleur) ;
• la marque NFPA, qui garantit que la PAC présente un haut niveau de qualité et de performance ;
• le label Promotelec, « qui est attribué aux matériels qui satisfont à un cahier des charges (fixant entre autres leurs performances) » (ADEME, guide pour Installer une pompe à chaleur).

En résumé : quels sont les éléments à prendre en compte lors du choix d’une PAC aérothermique ?

Pompe à chaleur aérothermique, un dispositif de chauffage et de rafraîchissement écologique et économique

Les pompes à chaleur aérothermiques sont des systèmes de chauffage, de refroidissement et de production d’eau chaude sanitaire à la fois économiques et écologiques.

Installer une pompe à chaleur aérothermique : un choix économique

Les pompes à chaleur aérothermiques sont des appareils coûteux à l’achat. Ils n’en restent pas moins des dispositifs de chauffage rentables à moyen et long terme.

Pour l’installation d’une pompe à chaleur aérothermique, prévoyez un budget compris entre :

• 10 000 et 15 000 euros* pour une PAC hors relève de chaudière ;
• 5 000 et 15 000 euros* pour une PAC rattachée à une chaudière ;
• 2 500 et 4 000 euros* pour un chauffe-eau thermodynamique.

*ADEME, Se chauffer mieux et moins cher, juin 2019.

En ce qui concerne son coût de fonctionnement, l’ADEME l’évaluait en 2016 à 3-7 euros par mètre carré par an. Ce coût ne comprend pas le prix de l’abonnement auprès d’un fournisseur d’électricité.

Il faudra ajouter à cela le coût de l’entretien annuel de la PAC et donc d’un contrat de maintenance.

Quelles sont les aides disponibles pour installer une pompe à chaleur aérothermique ? 

Un certain nombre d’aides peuvent vous aider à financer l’installation de votre PAC aérothermique.

MaPrimeRénov’

MaPrimeRénov’ est une aide financière gouvernementale perçue une fois la PAC installée. Le montant de MaPrimeRénov’ dépend de votre revenu fiscal de référence.

Le gouvernement distingue ainsi quatre catégories de ménages :

• MaPrime Rénov’ Bleu, pour les ménages les plus modestes ;
• MaPrimeRénov’ Jaune ;
• Ma PrimeRénov’ Violet ;
• MaPrimeRénov’ Rose pour les ménages les plus aisés.

L’installation d’une PAC aérothermique est éligible à MaPrimeRénov’ pour les foyers appartenant aux trois premières catégories.

A titre d’exemple, un ménage aux revenus très modestes bénéficierait d’une aide de 10 000 euros pour installer une PAC aérothermique. Un ménage bénéficiant de revenus plus confortables pourrait lui recevoir une PrimeRénov’ d’un montant de 4 000 euros.

Les Certificats d’Économies d’Énergie

Le dispositif des Certificats d’Économies d’Énergie a été mis en place par le gouvernement français en 2005, via la loi Pope. Il a pour objectif de limiter les émissions de gaz à effet de serre françaises.

En quelques mots, le dispositif des CEE oblige des acteurs, appelés « obligés » comme les fournisseurs d’énergie, à financer des travaux d’économies d’énergie chez des acteurs comme des particuliers. Ils obtiennent des CEE en échange de ces travaux.

L’installation d’une PAC aérothermique est éligible à l’obtention d’une prime CEE. La page Rénovation énergétique : MaPrimeRénov’ des services publics indique que les ménages les plus modestes peuvent bénéficier d’une prime d’environ 4 364 euros. Les ménages les plus aisés peuvent eux bénéficier d’une prime d’un montant d’environ 2 727 euros.

L’éco-prêt à taux zéro

Les particuliers peuvent également bénéficier d’un éco-prêt à taux zéro (couramment abrégé éco-PTZ). Ce prêt est accordé sans conditions de ressources. Il permet de financer des travaux de rénovation énergétique dans son logement.

La TVA à 5,5 %

L’installation d’une PAC aérothermique bénéficie également d’une incitation fiscale : une réduction de la TVA à 5,5 %.

Cette réduction sera directement appliquée par le constructeur auquel vous choisirez de faire appel.

Les aides de l’Agence nationale de l’habitat

Les foyers aux plus faibles revenus peuvent également bénéficier de l’aide Habiter Mieux sérénité de l’Agence nationale de l’habitat (ANAH).

Installer une pompe à chaleur aérothermique : un choix écologique

Installer une pompe à chaleur est également un choix écologique. Elle repose ainsi sur l’exploitation des calories de l’air, qui est une énergie renouvelable. L’utilisation d’une pompe à chaleur génère alors très peu d’émissions de gaz à effet de serre, comme le souligne l’Association Française pour la Pompe à Chaleur (AFPAC) dans La Pompe à Chaleur, une réponse au défi CO₂.

De manière à poursuivre votre démarche écologique, pensez à souscrire à une offre d’électricité verte. Cela vous permettra de vous assurer que la quantité d’électricité consommée par votre PAC aérothermique pour fonctionner sera réinjectée dans le réseau de distribution électrique sous forme d’électricité issue de source renouvelable.

Pour savoir vers quelle offre d’électricité verte vous orienter, vous pouvez faire appel gratuitement à nos conseillers. Vous pouvez également utiliser notre comparateur des fournisseurs d’électricité et choisir un abonnement électrique en fonction de votre PAC.

Comment entretenir sa pompe à chaleur aérothermique ?

Quel que soit le type de PAC, un minimum d’entretien sera nécessaire. Son propriétaire devra en effet :

• souscrire à un contrat de maintenance annuel ou biannuel, en fonction des conseils du constructeur et de l’installateur. Le professionnel pourra alors notamment vérifier l’étanchéité du circuit du fluide frigorigène, l’état du ventilateur, et les performances générales de la PAC ;
• s’assurer régulièrement que l’entrée du ventilateur n’est pas obstruée (par des branchages par exemple), et que la PAC peut aspirer l’air sans difficulté ;
• s’assurer que les émetteurs de chaleur et les bouches d’insufflation intérieures sont également bien dégagés et propres.

Tous ces gestes permettent à la pompe à chaleur d’avoir un fonctionnement optimal plus longtemps. Une PAC entretenue est donc synonyme de réduction de son impact écologique et de factures moins coûteuses.

Vous connaissez désormais tout sur le rôle d’une pompe à chaleur, les points à regarder lors de l’achat, ses avantages et ses inconvénients, ses prix et son entretien. Notez que vous pouvez aller encore plus loin pour économiser et minimiser l’utilisation d’énergie. Des gestes simples, comme ouvrir les rideaux et volets, permettent de bénéficier de la chaleur et de la lumière du soleil gratuitement.