Installer une PAC air-eau

publié le 04/09/2024 | mis à jour le 04/09/2024 | par Aurélie Hubert

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur air-eau ?

Une pompe à chaleur (PAC) est un dispositif de chauffage qui repose sur le principe de la thermodynamique, c’est-à-dire sur le transfert de chaleur entre le milieu environnant et l’habitation via un échangeur thermique.

Les différents modèles de pompes à chaleur

Il existe plusieurs types de pompes à chaleur individuelles :

• la PAC aérothermique, modèle le plus largement répandu et dont fait partie la PAC air-eau, objet de cet article ;
• la PAC géothermique ;
• la PAC solarothermique ;
• la PAC hybride (PAC couplée à une chaudière à haute performance telle qu’une chaudière à condensation) ;
• etc.

Les différences entre pompes à chaleur résident principalement dans :

• la source d’énergie renouvelable utilisée, c’est-à-dire l’environnement dans lequel sont captées les calories qui vont permettre la production de chauffage ;
• la façon dont la chaleur produite est restituée dans le logement, c’est-à-dire le type d’émetteurs de chaleur.

Dans le tableau ci-dessous, retrouvez les caractéristiques des modèles de pompes à chaleur les plus courants dans le secteur résidentiel : les PAC aérothermiques et les PAC géothermiques.

La PAC aérothermique air-eau

Voyons à présent comment fonctionne une pompe à chaleur air-eau et de quels éléments se compose ce dispositif de chauffage.

Fonctionnement d’une PAC air-eau

Au préalable, deux précisions importantes :

• une PAC air-eau peut être utilisée à de seules fins de chauffage ou produire également de l’eau chaude sanitaire (contrairement à la PAC air-air). Dans ce dernier cas, le ballon d’eau chaude peut être directement intégré dans la pompe à chaleur (au groupe intérieur) ou être indépendant ;
• selon les configurations du logement (isolation, climat, etc.) et la puissance de l’appareil, une PAC air-eau peut constituer l’unique système de chauffage du foyer ou devoir être complétée par un chauffage d’appoint. En rénovation, il n’est pas rare de conserver l’ancien dispositif de chauffage central (chaudière au gaz ou à l’électricité, par exemple) afin que celui-ci prenne le relais lorsque la PAC ne parvient pas à produire suffisamment de chaleur. On parle alors de « chaudière en relève de PAC ». Par ailleurs, certaines PAC intègrent une résistance électrique qui fait alors directement office de chauffage d’appoint, lorsque cela s’avère nécessaire.

L’illustration ci-dessous détaille le principe schématique d’une pompe à chaleur aérothermique air-eau :

Les étapes de la production de chauffage sont les suivantes :

1. La PAC capte les calories présentes dans l’air extérieur et les transfère dans un circuit étanche et fermé, dans lequel circule dans un fluide frigorigène. À cette étape, ce fluide se présente sous forme de vapeur basse pression (rôle de l’évaporateur) ;
2. Grâce à un compresseur électrique, la pression et la température du fluide frigorigène sont augmentées ;
3. Les calories présentes dans le fluide frigorigène et dont la température est désormais élevée sont ensuite transférées dans le logement via le réseau hydraulique pour produire du chauffage (et de l’eau chaude sanitaire, le cas échéant). Le fluide frigorigène est donc, à cette étape, refroidi. Un condenseur lui permet de retrouver son état liquide ;
4. Dernière étape : la pression du fluide frigorigène est abaissée grâce à un détenteur. Le fluide est alors prêt à démarrer un nouveau cycle.

De quels éléments se compose une PAC air-eau ?

On distingue deux grands types de PAC air-eau :

• les PAC air-eau monobloc, composées d’une seule unité à installer à l’extérieur ;
• les PAC air-eau bibloc (ou split), composées d’une unité extérieure et d’une unité intérieure.

PAC air-eau monobloc

Dans une pompe à chaleur monobloc, tous les éléments sont réunis dans le groupe extérieur : ventilateur, évaporateur, compresseur électrique, condenseur, détendeur et circuit fermé dans lequel circule le liquide frigorigène. L’unité est directement reliée au système de chauffage central.

À noter : les PAC monobloc sont moins onéreuses et permettent de préserver l’espace disponible dans le logement. En revanche, elles sont aussi moins performantes.

PAC air-eau bibloc

Une pompe à chaleur split ou bibloc est composée de deux modules :

• un module extérieur comprenant le ventilateur, l’évaporateur, le compresseur électrique et le détendeur ;
• un module intérieur comprenant le condenseur, un circulateur ainsi qu’un appoint électrique (le cas échéant).

Les deux modules sont reliés entre eux par des liaisons frigorifiques. Le groupe intérieur transmet la chaleur produite au système hydraulique.

Ce système est celui le plus largement répandu, car le plus performant.

PAC haute température et PAC basse température

Pompe à chaleur haute température ou basse température : ces termes désignent la température de l’eau de chauffage en sortie de la pompe à chaleur. Le choix de l’une ou l’autre sera fonction à la fois de l’usage de la PAC (chauffage seul ou chauffage + production d’eau chaude) et du type d’émetteurs dont est équipée l’habitation. Ainsi :

• une PAC air-eau haute température est capable de produire de l’eau de chauffage à une température allant jusqu’à 70 °C. Si la pompe à chaleur a également vocation à produire de l’eau chaude sanitaire, c’est la seule option possible. Elle est compatible avec tous types d’émetteurs de chauffage (radiateurs à eau, planchers et murs chauffants) ;
• une PAC air-eau basse température permet d’alimenter des émetteurs de chaleur en eau à une température allant jusqu’à 45 °C : plancher chauffant, mur chauffant ou radiateurs basse température. Elle affiche d’excellentes performances énergétiques car ses besoins sont faibles, mais également un meilleur confort thermique. En revanche, elle ne peut être connectée à un ballon d’eau chaude. Elle n’est également pas compatible avec les radiateurs hydrauliques ancienne génération (radiateurs en fonte, par exemple).

PAC air-eau réversible

Certaines pompes à chaleur sont capables de rafraîchir l’air intérieur en été (de l’ordre de 3 à 4 °C de moins qu’à l’extérieur, selon l’ADEME) en inversant le cycle du fluide frigorigène pour capter la chaleur dans l’habitation et la rejeter à l’extérieur. On parle alors de PAC réversible.

S’agissant des PAC air-eau, la fonctionnalité de chauffage réversible est tout à fait compatible avec un plancher chauffant ou des ventilo-convecteurs à eau. Il est également envisageable de faire baisser la température ambiante lorsque le logement est équipé de radiateurs hydrauliques ; toutefois, l’ADEME met en garde les particuliers sur les « importants risques de condensation dans le radiateur lors du fonctionnement en mode rafraîchissement », entraînant une potentielle détérioration de l’installation. Pour l’Agence de la transition écologique, il est donc « essentiel de prévoir ce risque en amont de l’installation, avec un professionnel ».

PAC air-eau Inverter

La technologie Inverter permet d’offrir un meilleur confort thermique aux occupants en raison de températures plus homogènes. Comment ? Grâce au compresseur électrique qui est capable de moduler la puissance de la pompe à chaleur en faisant varier sa vitesse, par opposition à une régulation on/off (tout ou rien). Une PAC Inverter est également plus économe en énergie.

À ce jour, la technologie Inverter est devenue la norme et équipe la plupart des pompes à chaleur disponibles sur le marché.

Installer une PAC air-eau : avantages et inconvénients

Performante et économique, écologique, multifonctions : la pompe à chaleur air-eau offre de nombreux atouts. Elle présente également quelques inconvénients qu’il faut avoir en tête avant de s’engager.

Les avantages d’une PAC air-eau

Ils sont nombreux !

De bonnes performances et une faible consommation d’énergie

Une pompe à chaleur est très performante : selon l’ADEME, « une PAC produit en moyenne 4 fois plus de chaleur qu’elle ne consomme d’électricité ». La consommation électrique d’une pompe à chaleur est modérée puisqu’elle s’appuie sur une source d’énergie gratuite pour fonctionner (l’air, dans le cas de la PAC aérothermique), ce qui en fait l’un des systèmes de chauffage les plus économiques à ce jour.

Un confort à l’usage

La PAC air-eau offre également un excellent confort thermique, surtout si elle est reliée à des émetteurs basse température tels qu’un plancher chauffant ou des radiateurs à eau basse température.

Un dispositif vertueux pour l’environnement

Autre atout non négligeable : en plus de consommer peu d’électricité, la PAC air-eau puise ses calories dans une source d’énergie renouvelable (l’air). Son impact environnemental est donc bien plus faible qu’un système de chauffage fonctionnant à l’énergie fossile (radiateur à gaz, chaudière à gaz ou au fioul, etc.).

Des fonctionnalités additionnelles

Enfin, certains modèles de PAC air-eau permettent des usages complémentaires :

• produire de l’eau chaude sanitaire ;
• rafraîchir l’air ambiant à la saison estivale (PAC réversible combinée à un plancher chauffant).

Les inconvénients d’une PAC air-eau

Installer une pompe à chaleur air-eau comprend aussi quelques inconvénients et contraintes.

Un appareil relativement onéreux

En premier lieu, citons l’investissement conséquent que la pose d’une PAC nécessite : il faut compter entre 10 000 € et 18 000 € TTC (et en moyenne 15 000 € TTC) pour une PAC air-eau, installation par un professionnel comprise.

Des performances moindres lorsqu’il fait très froid

Autre inconvénient : la pompe à chaleur air-eau, comme toute PAC aérothermique, est moins performante lorsque les températures extérieures sont très basses (à la période où les besoins en chauffage sont donc les plus importants). L’ADEME l’explique très bien dans son guide S’équiper d’une pompe à chaleur : « une pompe à chaleur est d’autant plus efficace que la différence entre la température du milieu où est puisée la chaleur et celle des émetteurs de chaleur du logement est réduite. Sa performance pourra être moins bonne par grand froid ou par journée très humide. » Ce point négatif est cependant à relativiser, car « même à une température négative, elle consommera deux fois moins qu’une chaudière ou que des radiateurs électriques. »

Pour les régions où le climat est le plus rigoureux l’hiver (zones climatiques H1 d’après le découpage proposé dans la réglementation environnementale 2020), d’autres dispositifs de chauffage plus adaptés seront peut-être à envisager, tels qu’une chaudière à granulés. Si le choix se porte sur une PAC air-eau, celle-ci devra nécessairement être complétée d’un appoint de chauffage.

Des risques liés aux fluides frigorigènes

Autre inconvénient spécifique aux pompes à chaleur : les risques pour l’environnement liés à l’usage de fluides frigorigènes, dont certains présentent un très fort pouvoir de réchauffement global (PRG). Une parfaite étanchéité du circuit frigorifique est donc indispensable pour limiter les risques de fuite (on estime le taux de fuite moyen à 2 % par an et à 5 % par an en fin de vie de l’appareil). Notre conseil : privilégiez une PAC utilisant du fluide R32 (ou, à défaut, du fluide R134a) à une PAC utilisant du fluide R410a, dont le PRG est nettement supérieur.

Des nuisances sonores

Certaines unités extérieures de pompe à chaleur sont bruyantes et peuvent générer des nuisances sonores, à la fois pour les habitants et pour le voisinage.

Une installation parfois complexe

Enfin, en rénovation, la pose d’une PAC air-eau peut s’avérer à la fois complexe et coûteuse lorsque le logement ne dispose pas déjà d’un système de chauffage central (chauffage monotube, chauffage bitube ou chauffage pieuvre), qu’il s’agisse de radiateurs hydrauliques ou d’un plancher chauffant.

Comment installer une pompe à chaleur air-eau ?

À présent que le fonctionnement et les spécificités de la pompe à chaleur air-eau ont été abordés, évoquons en détails l’installation de ce type d’appareil chez soi : conditions requises et étapes des travaux.

Les prérequis à la pose d’une PAC air-eau chez soi

Avant de s’engager, il est important de vérifier que votre habitation est bien adaptée à la pose d’une PAC air-eau.

La première question à se poser est : l’isolation du logement est-elle suffisante ? Ce point est essentiel, car avant tout changement de chauffage (quel qu’il soit), l’ADEME recommande de procéder à des travaux d’isolation lorsque cela est nécessaire.

La pose d’une PAC air-eau dans le cas d’une construction laisse toute latitude quant au choix des émetteurs de chaleurs et à la prévision des emplacements des unités intérieure et extérieure. En revanche, dans le cas d’une habitation existante, il vous faudra vérifier que votre installation est bien compatible avec votre projet. La présence d’un réseau hydraulique (circuit de chauffage central) est un prérequis, à moins que l’installation de la pompe à chaleur se fasse dans le cadre d’une rénovation globale de grande ampleur.

Enfin, il est essentiel de s’assurer en amont de disposer de l’espace adéquat et des branchements nécessaires pour la pose des différentes unités :

• le module intérieur (pour les PAC bibloc) est généralement de faible encombrement, excepté lorsqu’il intègre un ballon d’eau chaude. Il peut être placé dans le garage, le cellier, la buanderie ou encore la cuisine. Notez que dans le cas de la conservation d’une chaudière en relève de PAC, chaudière et pompe à chaleur devront être installées dans la même pièce ;
• pour le module extérieur, il faudra veiller à ce que son positionnement occasionne le moins de nuisances sonores possible, en respectant les recommandations de l’AFPAC (l’Association française pour la pompe à chaleur) :
  • pose de l’unité sur des supports anti-vibratiles,
  • positionnement dans un lieu dégagé, à l’abri des courants d’air (afin de protéger le moteur du ventilateur) et éloigné des fenêtres,
  • la ventilation ne doit pas être dirigée vers les habitations voisines.

Dans certains cas, la pose d’un écran antibruit ou d’un caisson d’insonorisation pourra s’avérer nécessaire afin de diminuer la propagation des ondes et réduire efficacement les nuisances sonores de la pompe à chaleur.

Notez enfin que les deux unités doivent être placées à une distance qui respecte les préconisations du fabricant en matière de longueurs minimales et maximales des liaisons. Le respect des recommandations concernant le dénivelé maximal et le diamètre des tuyauteries est également impératif.

Choisir un professionnel pour l’installation de sa PAC air-eau

Pour choisir et installer une pompe à chaleur performante et adaptée à votre habitation, un seul mot d’ordre : faire appel à un professionnel ! Il est d’ailleurs interdit de réaliser soi-même ce type d’installation depuis 2015, en raison de la manipulation de fluides frigorigènes.

Afin de vous assurer de confier les travaux à un installateur de pompes à chaleur réellement qualifié, choisissez un professionnel ayant reçu la mention RGE (Reconnu garant de l’environnement) et présentant l’une des certifications RGE suivantes :

• RGE QualiPAC, module « Chauffage et ECS » ;
• Qualifelec PAC 1 ou Qualifelec PAC 2 ;
• Qualibat PAC.

À noter : faire appel à un installateur RGE est une condition sine qua non pour bénéficier des différentes aides de l’État (MaPrimeRénov’, Éco-prêt à taux zéro, etc.).

Notre conseil : sollicitez au moins trois entreprises différentes et comparez les devis. Pour déterminer précisément votre besoin (modèle de PAC le plus adapté et compatible avec vos émetteurs de chaleur, dimensionnement de la pompe à chaleur, ampleur des travaux à réaliser, etc.), chaque professionnel devra effectuer une visite technique approfondie. Si le rendez-vous vous semble sommaire, passez votre chemin !

La réalisation d’une étude thermique (qualité de l’isolation, déperditions thermiques éventuelles, volume des pièces, zone climatique, etc.) est également indispensable pour une évaluation précise des besoins calorifiques du logement. Elle peut être réalisée directement par l’installateur ou par un thermicien qualifié. Sans cette étude, il ne sera pas possible de déterminer correctement le dimensionnement adéquat de votre futur appareil (c’est-à-dire sa puissance). Or :

• sous-dimensionnée, la PAC ne pourra répondre à vos besoins lors des périodes les plus froides, ce qui engendrera de l’inconfort pour les occupants ou un recours accru au chauffage d’appoint (s’il y en a un) ;
• surdimensionnée, la PAC sera inutilement plus chère à l’achat et les arrêts et remises en marche du compresseur plus fréquents. À la clé, une surconsommation de la pompe à la chaleur et une usure prématurée, donc un risque de pannes plus important.

Pour information, les installateurs utilisent des logiciels professionnels tels que Solu+ ou PAC’Reno pour établir précisément les besoins en chauffage d’un foyer.

Les étapes des travaux

La durée et le déroulé précis des travaux nécessaires à l’installation d’une pompe à chaleur air-eau sont variables selon la configuration du logement, le type de PAC choisi (monobloc ou split) et les équipements de chauffage existants.

Par exemple, si la pompe à chaleur est installée en remplacement d’une vieille chaudière fonctionnant au fioul, il faudra non seulement réaliser la dépose de l’ancien appareil préalablement aux travaux, mais également neutraliser la cuve à fioul en procédant à une vidange, un dégazage et un nettoyage, puis en la remplissant d’un matériau inerte (sable, terre ou béton).

De même, le travail de l’installateur ne sera pas le même selon que :

• vous souhaitiez ou non raccorder votre PAC à votre ballon d’eau chaude ;
• vous choisissiez de conserver vos émetteurs de chaleur ou de remplacer vos anciens radiateurs hydrauliques par de nouveaux modèles basse température ;
• etc.

Bref, chaque cas de figure est différent !

Dans le cas d’une pose de pompe à chaleur air-eau bibloc (choix le plus courant) en rénovation, voici les étapes qui seront généralement suivies par l’installateur :

1. Dépose de l’ancienne installation ;
2. Vérifications électriques. Elles sont indispensables ! En effet, quand on passe d’un système de chauffage de type chaudière à une pompe à chaleur, les puissances ne sont pas du tout équivalentes. La plupart du temps, un changement au niveau de l’abonnement d’électricité est nécessaire (modification de la puissance souscrite). La section de câble partant du compteur général doit le plus souvent être changée (opération à réaliser par un électricien habilité) ;
3. Implantation de l’unité extérieure :
   • en l’absence d’évacuation existante, il sera nécessaire de créer un puits de perte (également appelé puits perdu ou encore puits d’infiltration) afin que le condensat – c’est-à-dire l’eau issue de la condensation générée par l’appareil – puisse s’évacuer correctement. Pour cela, on réalise généralement un trou d’environ 1 m³ que l’on remplit de graviers et que l’on recouvre d’un géotextile et d’une dalle en béton. Dans ce puits, on insère un tube en PVC de type drain (avec de nombreuses entailles). L’eau s’évacuera dans le drain pour s’infiltrer peu à peu dans le sol ;
   • une fois la dalle sèche, il convient de placer des tampons ou des plots anti-vibratiles, que l’on appelle également rubber foot. Ces éléments ont un double intérêt :
   – absorber les vibrations générées par la PAC,
   – rehausser le module extérieur d’une quinzaine de centimètres, ce qui est indispensable pour protéger l’appareil en cas de neige ;
   • l’unité est ensuite posée sur les rubber foot en respectant scrupuleusement les spécifications du constructeur, notamment en matière de cotes (distance entre l’unité et le mur, etc.) ;
4. Raccordement électrique et raccordement des deux unités (tuyauterie), avec notamment :
   • un perçage au niveau du mur extérieur. L’installateur devra effectuer un carottage suffisamment large pour permettre l’isolation thermique des tuyaux dans le mur ;
   • la pose sur le mur extérieur d’un boîtier « coupure de proximité » permettant de stopper très facilement l’alimentation de l’installation. Ainsi, s’il y a besoin d’intervenir sur le groupe extérieur (vérifier le ventilateur pour l’entretien, pour un SAV, vérifier le compresseur, etc.), la mise hors tension est aisée ;
   • l’installation d’une soupape antigel (non obligatoire, mais fortement recommandée) ;
   • la mise en place de thermomètres sur la tuyauterie ;
5. Pose d’un filtre à tamis au niveau de la tuyauterie, sur le retour de l’installation. Cette étape est indispensable pour récupérer les impuretés présentes dans l’eau. Notez que certains fabricants livrent avec leur PAC avec une vanne à tamis (tamis intégré), mais ce système est moins recommandé car les vannes sont relativement petites. Or, il est très important d’avoir un système assez dimensionné pour éviter un défaut de débit dû à un filtre encrassé. Le filtre doit pouvoir n’être nettoyé qu’une fois tous les deux ans lors de l’entretien par un professionnel ;
6. Pose d’un pot à boue, également sur le retour de l’installation. Cet élément a pour principale fonction de récupérer les boues ferreuses provenant des radiateurs, qui peuvent engendrer un phénomène d’abrasion et de corrosion ;
7. Pose d’un disconnecteur si la PAC a vocation à produire de l’eau chaude sanitaire, afin d’éviter les interactions entre eau de chauffage et ECS ;
8. Calorifugeage des tuyauteries (isolation) sur tout leur parcours pour éviter les déperditions de chaleur et les protéger d’éventuels problèmes de condensation ;
9. Mise en eau et rinçage du réseau hydraulique. Généralement, un gros rinçage hydropneumatique suffit. Un désembouage n’est pas nécessaire, sauf si les radiateurs sont très encrassés et que l’eau apparaît vraiment noire au niveau du retour radiateur ;
10. Injection d’un inhibiteur de corrosion. Notez que la plupart des fabricants l’exigent dans le cadre de la mise en marche de la garantie ;
11. Mise sous tension, paramétrage, tests et mise en service. Important : si la pompe à chaleur contient plus de 2 kg de fluide frigorigène, l’installateur doit impérativement justifier d’une attestation de capacité à manipuler le fluide frigorigène pour pouvoir mettre en service l’installation (cette attestation n’est pas nécessaire pour la pose, mais elle l’est pour la mise en service) ;
12. Établissement d’une fiche d’intervention (CERFA n° 15497*04), formalité obligatoire pour toutes les opérations nécessitant une manipulation de fluides frigorigènes ;
13. Explications au client :
    • rôle des différents éléments de l’installation ;
    • précautions d’usage ;
    • réglages (pression de la PAC, température de consigne, programmation du chauffage, etc.) ;
    • consignes d’entretien et de maintenance.

Au total, comptez deux jours en moyenne pour la réalisation des travaux.

FAQ sur l’installation d’une pompe à chaleur aérothermique air-eau

Pour conclure cet article, voici les réponses aux questions fréquemment posées à propos de la pose d’une PAC air-eau.

Comment s’assurer qu’une PAC air-eau est performante ?

De nombreux indicateurs existent :

• le coefficient de performance énergétique (COP). C’est une information essentielle pour évaluer l’efficacité d’un appareil. Il désigne le ratio entre la quantité de chaleur produite et la quantité d’électricité nécessaire à sa production. Par exemple, une PAC présentant un COP de 5 aura besoin d’1 kWh d’électricité pour produire 5 kWh de chauffage. Attention toutefois à ne pas prendre ces données à la lettre : le COP est établi dans des conditions de laboratoire optimales. Dans les faits, il sera variable en fonction de nombreux critères, notamment de la température extérieure : plus celle-ci sera basse, moins la PAC sera performante. À ce titre, le SCOP (coefficient de performance saisonnier), indicateur établi sur toute une saison de chauffe, est plus évocateur de l’efficacité réelle d’un appareil. Les deux indicateurs (COP et SCOP) offrent l’avantage de permettre une comparaison objective des performances des différents appareils entre eux ;
• l’étiquette énergie. Elle est obligatoire et doit donc être indiquée sur tous les appareils. La classe énergétique d’une pompe à chaleur est déterminée par son SCOP. Quand la PAC est réversible, le coefficient d’efficacité frigorifique saisonnier (SEER), équivalent du SCOP pour la fonction rafraîchissement, est également indiqué sur l’étiquette.

• les labels de qualité. Le label Promotelec, la marque NF PAC ou encore le marquage Eurovent attestent que l’appareil répond à des exigences strictes en matière de qualité et de performance.

Quel entretien pour une PAC air-eau ?

L’entretien d’une pompe à chaleur air-eau par un professionnel est obligatoire, en raison des dangers liés à la présence du circuit frigorifique (risque de fuites). Cet entretien doit être réalisé tous les deux ans. Toutefois, lorsque l’appareil contient plus de 2 kg de fluide frigorigène, un contrôle de l’étanchéité du circuit doit être réalisé chaque année. L’ADEME encourage les propriétaires de PAC à signer un contrat de maintenance afin de s’assurer du respect de ces obligations et éviter tout oubli.

En complément de l’entretien obligatoire, il est important de contrôler vous-même régulièrement que l’air circule librement autour du groupe extérieur et qu’aucun obstacle (feuilles, etc.) ne vient gêner le fonctionnement du ventilateur. Les différents éléments doivent aussi être fréquemment dépoussiérés. Bien évidemment, un entretien des émetteurs de chauffage est également indispensable : pensez à nettoyer régulièrement vos radiateurs et à les purger au moins une fois par an.