Tout savoir sur la pompe à chaleur à absorption gaz

publié le 29/09/2023 | mis à jour le 05/06/2024 | par Julien Reynaud

Qu’est-ce qu’une PAC à absorption gaz ?

Une pompe à chaleur, ou PAC, à absorption gaz est un appareil destiné principalement au chauffage ou à la production d’eau chaude. Elle fonctionne exactement de la même manière qu’une pompe à chaleur classique à ceci près qu’elle utilise du gaz comme énergie à la place de l’électricité. Certains modèles sont réversibles et permettent également de produire du froid.

Pour le reste, rien ne change. Les échanges thermiques se font toujours via la compression/décompression d’un gaz réfrigérant en circuit fermé, aussi appelé liquide ou fluide caloporteur. L’hiver, l’appareil capte les calories présentes à l’extérieur pour chauffer l’intérieur. L’été, le mécanisme s’inverse pour évacuer la chaleur vers l’extérieur et rafraîchir l’air intérieur.Une PAC à absorption est un appareil relativement encombrant. En plus du système de diffusion de la chaleur, elle comporte une unité extérieure équipée d’un brûleur qui permet de capter les calories présentes dans l’environnement extérieur et de compresser le fluide caloporteur. Cette unité doit être reliée au réseau public de gaz naturel ou à un réseau local de gaz propane.

Ce système de chauffe est principalement destiné aux bâtiments collectifs. Très efficace pour le chauffage collectif ou la production d’eau chaude sanitaire (ECS), il offre en revanche des capacités de climatisation relativement limitées dans sa version réversible.

Comment fonctionne une pompe à chaleur à absorption ?

Comme vu précédemment, une pompe à chaleur à absorption gaz fonctionne comme un modèle électrique. Le principe physique à l’œuvre est le même. Il s’agît de capter l’énergie thermique présente dans le milieu naturel (air extérieur, nappe phréatique ou sous-sol), puis de la concentrer afin de pouvoir l’utiliser pour chauffer l’air intérieur d’un bâtiment. Pour produire du froid, le système fonctionne dans le sens inverse.

Une pompe à chaleur à absorption gaz est composée :

• d’une unité extérieure chargée de transférer les calories présentes dans le milieu naturel ou à l’intérieur du bâtiment au liquide caloporteur puis de compresser ou de détendre ce dernier pour produire du chaud ou du froid ;
• d’un système de diffusion de l’air réchauffé ou rafraîchi dans le logement.

Une pompe à chaleur à absorption gaz peut également alimenter un système de chauffage central à eau : réseau de radiateurs ou planchers chauffants. Elle peut aussi être éventuellement couplée à un système de production d’eau chaude sanitaire via un échangeur de chaleur.

Comment fonctionne une PAC à absorption gaz pour produire du chaud ?

Pour produire du chaud, le fonctionnement d’une pompe à chaleur à absorption à gaz suit les étapes suivantes :

1. l’unité extérieure capte les calories présentes dans le milieu extérieur puis les transfère au fluide caloporteur ;
2. le fluide caloporteur est ensuite chauffé au gaz dans un générateur, aussi appelé bouilleur, pour concentrer les calories et accélérer la montée en température ;
3. le fluide caloporteur rejoint ensuite un absorbeur dans lequel la solution d’ammoniaque va s’évaporer pour transférer sa chaleur à l’air ambiant avant de retourner au générateur ;
4. l’air ainsi réchauffé est diffusé dans les différentes pièces du logement via des splits ou un réseau de chauffage à gaines.

À la différence d’une pompe à chaleur classique, qui fonctionne à l’électricité,le compresseur d’une pompe à chaleur à absorption gaz estun compresseur thermochimique. Il est alimenté par un brûleur au gaz naturel. Autre particularité, le fluide caloporteur n’est pas de même nature. Dans une pompe à chaleur classique, il s’agit d’un gaz réfrigérant de la famille des HFC. Pour la pompe à chaleur à absorption gaz, c’est un mélange d’eau et d’ammoniac qui est utilisé.

Comment fonctionne une PAC à absorption gaz pour produire du froid ?

Pour produire du froid, le système s’inverse. La pompe à chaleur récupère les calories présentes dans l’air intérieur pour les évacuer à l’extérieur et ainsi rafraîchir le logement. Retrouvez ci-dessous les principales étapes de son fonctionnement.

1. les calories présentes dans l’air intérieur du bâtiment sont absorbées par le fluide caloporteur par condensation ;
2. le fluide caloporteur est ensuite détendu via un détendeur électrique pour faire baisser sa température ;
3. un échangeur de chaleur permet ensuite de transférer le froid accumulé par le fluide caloporteur à l’air ambiant ;
4. l’air ainsi rafraîchi est diffusé dans les différentes pièces du logement via le même système de diffusion que pour l’air chaud.

Le processus de production de froid n’utilise pas le brûleur au gaz. Une PAC à absorption réversible doit donc comprendre un détendeur alimenté en électricité. Ce dernier permet de faire baisser la température du fluide frigorigène pour produire du froid. En mode climatiseur, une pompe à chaleur à absorption gaz fonctionne donc exactement de la même manière qu’une PAC réversible classique. Seule la nature du fluide caloporteur est différente.

Quels sont les différents types de pompes à chaleur à absorption gaz ?

Comme pour les appareils fonctionnant à l’électricité, il existe trois grandes familles de pompes à chaleur à absorption gaz :

• les PAC à absorption aérothermiques ;
• les PAC à absorption hydrothermiques ;
• les PAC à absorption géothermiques ;

La chaleur produite par la PAC peut être soit :

• directement transférée à l’air ambiant : PAC air/air, eau/air ou sous-sol/air ;
• transférée à de l’eau de chauffe via un échangeur de chaleur : PAC air/eau, eau/eau ou sous-sol/eau.

Les PAC à absorption aérothermiques

Une pompe à chaleur à absorption gaz aérothermique récupère les calories dont elle a besoin pour chauffer l’air intérieur directement dans l’air extérieur. Elle se compose d’une unité extérieure et d’un système de diffusion de l’air chaud ou froid. C’est le modèle de PAC à absorption le plus accessible. C’est aussi celui affichant le moins bon rendement.

Les PAC à absorption hydrothermiques

Une pompe à chaleur à absorption gaz hydrothermique récupère les calories dans la nappe phréatique. Son installation nécessite de réaliser un forage, une opération relativement complexe et coûteuse. En revanche, une PAC à absorption hydrothermique affiche des performances très intéressantes, notamment lorsque les températures extérieures sont basses.

Les PAC à absorption géothermiques

Une pompe à chaleur à absorption gaz géothermique puise dans le sous-sol les calories dont elle a besoin pour fonctionner. Son installation peut donc s’avérer assez complexe. En revanche, le sous-sol restant à la même température en toute saison, une PAC géothermique fonctionnant au gaz assure une montée en température constante, même par grand froid.

Quelle est le rendement d’une PAC à absorption gaz ?

Pour comparer les performances de deux pompes à chaleur, on regarde leur COP ou coefficient de performance énergétique. Ce dernier indique en kW la quantité de chaleur produite pour 1 kW d’énergie consommée. Concrètement, une PAC affichant un coefficient de performance énergétique de 1,5 produira 1,5 kW d’énergie thermique pour 1 kW d’énergie consommée.

De manière générale, une PAC à absorption gaz affiche un rendement supérieur à celui d’une chaudière à gaz mais inférieur à celui d’une PAC classique. Le rendement du brûleur au gaz, qui tourne autour de 50%, est en effet bien plus faible que celui obtenu par un compresseur électrique qui peut convertir jusqu’à 98% de l’énergie consommée en énergie thermique.

Ainsi, alors que les meilleures PAC classiques peuvent atteindre des COP de 4, une PAC à absorption gaz, même dans sa version géothermique, atteindra au mieux les 1,5. À quantité égale de chaleur produite, une PAC à absorption gaz est donc, au moins sur le papier, beaucoup plus énergivore que son équivalent fonctionnant uniquement à l’électricité.

Toutefois, pour être la plus exacte possible, cette comparaison entre le rendement d’une PAC à moteur électrique et celui d’une PAC à absorption gaz doit prendre en compte l’effet des températures extérieures. En deçà de 5°C, le COP « réel » d’une PAC électrique peut en effet s’effondrer alors que celui d’une PAC à absorption se maintiendra sans faiblir.

Quels sont les avantages et les inconvénients d’une pompe à chaleur à absorption ?

À première vue, une PAC à absorption souffre d’un gros inconvénient. Son rendement est inférieur à celui d’une PAC électrique, et de loin, alors qu’elle coûte globalement aussi cher et consomme plus d’énergie. Alors pourquoi la préférer à un modèle 100% électrique ? Parce qu’elle passe bien mieux l’hiver. C’est là son principal point fort. Même par grand froid, elle continue à fonctionner à plein régime quand les performances d’une PAC classique décroissent rapidement.

Les principaux avantages d’une PAC à absorption

Performance garantie même en plein hiver, double usage eau chaude/chauffage, système réversible l’été : retrouvez ci-dessous les principaux avantages d’une PAC à absorption gaz.

• De bonnes performances par temps froid : c’est le gros avantage des PAC à absorption. Leur rendement se maintient même quand les températures extérieures basculent dans le négatif. Elles s’avèrent donc plus adaptées aux climats froids que la plupart des PAC électriques.
• Un rendement supérieur à celui des chaudières au gaz : une PAC à absorption gaz affiche généralement un coefficient de performance énergétique situé entre 1,2 et 1,5 alors que les meilleures chaudières au gaz à condensation peinent à atteindre les 1,1.
• Une production de chaud et d’eau chaude : un seul appareil, deux usages. Une pompe à chaleur à absorption peut être à la fois raccordée à un système de diffusion de la chaleur à air ou à eau et à un système de production d’eau chaude sanitaire. Pratique et économique !
• Un système réversible : même fonctionnant au gaz, et bien qu’elle soit d’abord choisie pour ses capacités chauffantes, une pompe à chaleur à absorption demeure une pompe à chaleur. Son système est donc réversible et permet également de rafraîchir l’air intérieur d’un bâtiment.

Les principaux inconvénients d’une PAC à absorption

Dimension importante de l’appareil, rendement moyen, toxicité du fluide caloporteur : retrouvez ci-dessous les principaux inconvénients d’une PAC à absorption gaz.

• Un rendement inférieur à celui des PAC électriques : même plus performante qu’une chaudière classique, une PAC à absorption demeure un appareil gourmand en énergie. À chaleur produite égale, elle peut consommer jusqu’à 3 fois plus d’énergie qu’une PAC classique.
• Un système encombrant : une PAC à absorption est réservée aux grands bâtiments et aux immeubles collectifs d’habitation. Elle s’installe à l’extérieur et occupe un emplacement relativement important. Par ailleurs, son installation peut nécessiter des travaux de forage.
• Un pouvoir rafraîchissant limité : autant une PAC à absorption excelle par grand froid, autant elle pêche par temps caniculaire. Si elle peut rafraîchir l’air intérieur de quelques degrés en conditions normales, son efficacité devient très limitée quand le mercure dépasse les 30°C.
• La toxicité du fluide caloporteur : même s’il est contenu dans un circuit fermé, le mélange d’eau et d’ammoniac utilisé par le PAC à absorption comme liquide frigorigène en lieu et place des habituels gaz HFC est toxique pour l’homme et l’environnement. Attention aux fuites !
  La dépendance au prix du gaz : une PAC à absorption fonctionnant principalement au gaz, le montant de vos factures est directement impacté par les cours mondiaux de ce dernier.

Combien coûte une PAC à absorption gaz ?

Chaque projet étant unique et bénéficiant d’une installation sur mesure, il n’y a pas vraiment de prix de référence pour l’installation d’une pompe à chaleur à absorption gaz. Pour connaître le prix d’achat d’un modèle en particulier, il faut directement contacter le fabricant pour obtenir une offre personnalisée. Rares sont les marques à afficher des prix « catalogues ».

Le prix de l’appareil dépend pour beaucoup de sa puissance. Il faut compter en moyenne entre 15 000 et 20 000 euros HT pour une PAC aérothermique à absorption gaz de 40 kW. Ce prix est relativement accessible comparativement à celui d’une chaudière collective au gaz. En revanche, celui des modèles hydrothermiques et géothermiques est deux à trois fois plus élevé.

En, dehors du prix d’achat de la PAC, il faut ajouter les travaux d’aménagement et la main d’œuvre nécessaires à l’installation de l’appareil. Au total, le prix d’achat peut représenter une faible part de la facture totale, surtout si un forage est nécessaire pour atteindre la nappe phréatique ou le sous-sol pour l’installation d’un appareil hydrothermique ou géothermique.

Quelles sont les aides de l’État pour l’installation d’une PAC à absorption gaz ?

L’installation d’une PAC à absorption gaz air/eau peut bénéficier, dans certaines conditions, d’aides de l’État ou des collectivités locales.

Dans le tertiaire

Pour les bâtiments du secteur tertiaire, une PAC à absorption peut être éligible à la prime énergie et au bonus « Coup de pouce chauffage ». Pour pouvoir en bénéficier, il faut respecter les critères suivants :

• pour une PAC de puissance thermique inférieure à 400 kW : son efficacité énergétique saisonnière (ETAS) doit être supérieure ou égale à 111% pour les PAC moyenne et haute température et à 126% pour les PAC basse température.
• pour une PAC de puissance thermique supérieure à 400 kW : son coefficient de performance énergétique (COP) doit être supérieur ou égal à 1,3.

La prime peut être bonifiée si le bâtiment n’a pas la possibilité d’être raccordé à un réseau de chaleur ou si l’installation vient remplacer une ancienne chaudière au charbon ou au fioul. D’autre part, l’appareil ne doit pas servir uniquement à la production d’eau chaude mais avant tout au chauffage du bâtiment concerné.

Dans le résidentiel

Les membres d’une copropriété peuvent également profiter à titre collectif des différents dispositifs mis en place par l’État pour encourager la rénovation énergétique. Ce sont les mêmes que ceux dont ils peuvent bénéficier à titre individuel, à savoir :

• MaPrimeRénov (anciennement CITE) ;
• la prime énergie, via les Certificats d’économies d’énergie ;
• l’éco-prêt à taux zéro ;

MaPrimeRénov

Les immeubles collectifs d’habitation sont éligibles au dispositif MaPrimeRénov dans sa version « copropriété ». Ce dernier remplace depuis le 1er janvier 2020 le CITE (Crédit d’impôt pour la Transition Énergétique). Pour profiter de cette aide financière directement accordée par les pouvoirs publics, la rénovation d’un chauffage collectif doit répondre aux critères suivants :

• l’immeuble doit être composé d’au moins 75% de lots d’habitation ;
• l’ensemble des travaux réalisés et des appareils installés doivent permettre au total un gain énergétique de 35% ;
• le montant de l’aide est fixé à 25% du montant total des travaux avec un plafond fixé à 15 000 euros par logement.

Le montant des aides financières peut être bonifié si les travaux permettent à l’immeuble de quitter un statut de passoire thermique (DPE F et G) ou de devenir un bâtiment basse consommation (DPE A et B).

Les Certificats d’économies d’énergie

L’installation d’une pompe à chaleur à absorption au sein d’une immeuble résidentiel est également éligible au dispositif des CEE (Certificats d’économie d’énergie). Elle peut à ce titre bénéficier d’une aide financière délivrée, sur demande et sur dossier, par les fournisseurs d’énergie ou par toute autre entreprise assujettie au mécanisme des CEE.

Cette aide peut prendre la forme d’une prime financière, d’un prêt ou d’une aide de service.

L’éco-prêt à taux zéro « copropriétés »

L’éco-prêt à taux zéro « copropriétés » (« éco-PTZ copropriétés ») est un autre moyen de financer des travaux de rénovation énergétique dans un immeuble d’habitation collectif. L’installation d’une PAC à absorption en fait partie. Le prêt est accordé par une banque et garanti par l’État. Il est attribué au syndicat des copropriétaires à condition de respecter les prérequis suivants :

• au moins 75% des quotes-parts de la copropriété doivent être constitués de lots à usage d’habitation ;
• le bâtiment concerné doit avoir été achevé depuis au moins 2 ans ;
• aucun autre éco-PTZ ne doit avoir déjà été accordé aux copropriétaires à titre collectif ou individuel ;

Au total, le montant maximal du prêt ne peut excéder 50 000 euros par logement pour un ensemble de travaux et 15 000 euros pour une action simple, comme l’installation d’une PAC.

Comment faire installer une PAC à absorption ?

Pour des raisons liées principalement à la présence d’ammoniac dans le liquide caloporteur utilisé, une pompe à chaleur à absorption doit toujours être installée à l’extérieur, dans un endroit fermé et protégé par une clôture de 2 m minimum. Elles peuvent prendre place soit à même le sol, soit sur le toit terrasse d’un immeuble, mais en reposant sur un socle incombustible de type M0.

Les modèles hydrothermiques et géothermiques nécessitent des travaux d’installation plus conséquents. Ces derniers doivent en outre faire l’objet d’une étude préalable. La pose de sondes verticales dans le sol, notamment, ou la réalisation d’un forage pour atteindre la nappe phréatique sont des opérations complexes et coûteuses qui doivent être préparées en amont.

Les modèles de PAC à absorption gaz les plus courants affichent généralement une puissance de 40 kW. Ils peuvent être installés seuls ou en cascade en fonction du nombre de logements à chauffer et du couplage ou non avec un système de production d’ECS. On estime que 70% des besoins d’un site doivent pouvoir être couverts par 50% de la puissance installée.

À titre indicatif, on estime qu’une PAC à absorption gaz de 40 kW peut en théorie chauffer et produire de l’eau chaude sanitaire pour un immeuble comptant une dizaine de petits appartements (30-40 m2) correctement isolés. Toutefois, le dimensionnement de l’appareil doit toujours faire l’objet d’une étude approfondie des besoins de l’immeuble (habitations et parties communes) par un chauffagiste.

Comment entretenir ou réparer une pompe à chaleur à absorption ?

Bonne nouvelle, les coûts d’exploitation et d’entretien d’une PAC à absorption sont plus faibles que ceux d’une chaudière au gaz (jusqu’à 30% de moins). Toutefois, votre appareil doit faire l’objet d’une visite annuelle de maintenance. Son état doit également être contrôlé plus en détail lors de visites supplémentaires qui doivent avoir lieu tous les 2, 4 et 6 ans.

Ces visites consistent à vérifier l’état général de l’appareil mais aussi à le nettoyer, à remplacer certains composants et à vérifier la pression des différents fluides. Elles doivent être menées par un professionnel qualifié dans le cadre d’un contrat d’entretien.

En revanche, et contrairement aux autres pompes à chaleur, aucune intervention n’est a priori nécessaire sur le « circuit noir ». Ce dernier, qui contient le mélange d’eau et d’ammoniac faisant office de fluide caloporteur, doit demeurer scellé pendant toute la durée de vie de l’appareil. À chaque passage, le technicien en charge de l’entretien doit tout de même s’assurer de l’absence de fuite.

Quel abonnement d’énergie pour une PAC à absorption ?

Une PAC à absorption a besoin à la fois d’électricité et de gaz pour fonctionner. Le syndic de votre copropriété devra donc souscrire un abonnement pour ces deux énergies. La plupart des fournisseurs proposent des offres « duales » qui regroupent les deux énergies dans un seul et même contrat, comme pour les particuliers. Pour rappel, le choix d’un fournisseur d’énergie est une décision collective. Il doit faire l’objet d’un vote à la majorité simple en assemblée générale.

Si un contrat existe déjà, le syndic devra éventuellement demander au fournisseur de la copropriété d’adapter la classe de consommation ou la puissance souscrite au compteur.

Contrairement aux offres destinées aux particuliers, les offres d’énergies pour les copropriétés sont souvent assorties d’une période d’engagement. Vous ne pouvez pas rompre votre contrat quand vous le souhaitez, sauf à payer des frais de résiliation. Avant d’engager votre immeuble sur une période plus ou moins longue, pensez à bien vérifier les conditions contractuelles et à comparer les tarifs du kWh et de l’abonnement proposés avec ceux d’autres fournisseurs.

Si le réseau public de gaz naturel ne passe pas à proximité de votre immeuble, rien n’est perdu. Votre immeuble pourra quand même bénéficier d’une pompe à absorption gaz. Vous devrez simplement faire installer une citerne de gaz propane pour pouvoir alimenter votre PAC et souscrire un contrat d’approvisionnement auprès d’un livreur de gaz.