La Pompe à Chaleur est-elle efficace en dessous de 0°C ?

Suite à une première vague dans les années 1980, la France est redevenue en 2008 second marché européen de la pompe à chaleur (hors PAC air-air), immédiatement après la Suède, pourtant peu réputée pour la clémence de ses hivers. Cette flambée récente, alimentée par le renchérissement du pétrole et les crédits d’impôt avantageux, a reflué de concert avec le ralentissement économique et le rabotage fiscal de 2011 : réduction des crédits d’impôt, exclusion des PAC air-air de l’assiette. Ce qui distingue les deux marchés ? Le type de machines installées. Premier parc géothermique mondial en Suède, émergence poussive de la géothermie et installation massive de PAC aérothermiques en France.

Revenons brièvement aux fondamentaux. Une PAC, tout d’abord, ne produit pas de chaleur, mais la transfère d’une source froide (l’air extérieur, le sol, l’eau) vers le logement, la piscine ou le ballon d’eau à chauffer, exactement comme un réfrigérateur extrait la chaleur d’un compartiment pour le refroidir.

La source de chaleur est donc bien renouvelable, dans la majorité des cas. En revanche, l’équipement n’est qu’une variante de chauffage électrique, mais bien plus performante. Il existe également des systèmes de PAC au gaz, encore peu répandus pour les particuliers.

Le COP ou coefficient de performance d’une pompe à chaleur est un multiple de la puissance électrique consommée. Il détermine la quantité de chaleur produite à partir d’une quantité d’électricité donnée. Plus le chiffre est élevé, plus le système est performant. Exemple : avec un COP de 3, une pompe à chaleur consommera 3 fois moins d’énergie électrique qu’un équipement conventionnel de chauffage électrique direct (convecteur, grille-pain etc.). Ce qui ouvre a priori de substantielles économies par rapport à un mode de chauffage tout électrique.

Il faut toutefois se garder d’extrapoler trop rapidement le COP nominal d’un appareil avec la consommation réelle d’un logement. En effet, le COP machine d’une pompe à chaleur, ou COP conventionnel, est mesuré par le constructeur entre de 7°C et 35°C. Cet indicateur permet de distinguer les appareils entre eux mais en aucun cas d’estimer la performance en situation réelle. Le COP saisonnier ou annuel de l’appareil, et a fortiori de l’ensemble de l’installation de chauffage (production, distribution, émission et régulation) dépendra, en effet, du climat tout au long de la saison considérée, mais surtout des conditions d’utilisation : écart de température entre sources, régime de fonctionnement de l’appareil tout au long de la période de chauffe.

Le COP, ensuite, est d’autant plus élevé que l’écart de température entre sources sera faible, en vertu d’un principe physique indépassable. Quelle que soit la machine, la performance sera moins élevée si l’écart de température entre sources augmente. Ainsi il sera bien plus avantageux d’alimenter un plancher chauffant à basse température (25°C) qu’un réseau de radiateurs traditionnel à 60°C.

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Arrivons-en à la source froide. Les pompes à chaleur dites géothermiques sont relativement peu sensibles au climat extérieur. La terre ou l’eau opèrent en effet comme des réservoirs de chaleur intersaisonniers. L’impact d’une soudaine chute de température sera d’autant plus faible que le gisement est profond : les capteurs verticaux y seront quasiment insensibles ; les PAC à capteurs horizontaux (eau glycolée/eau), enterrés à faible profondeur, bien moins que des systèmes aérothermiques. Pour ces capteurs surfaciques existe cependant un risque de dégradation de la qualité de l’échangeur en raison des cycles de gel/dégel au contact qui peuvent réduire la capacité d’échange du réseau d’eau glycolée avec le sol. Les systèmes dits géothermiques présentent donc des performances relativement stables au long de l’année, et d’autant plus élevées que la source sera à l’abri du climat extérieur.

Les systèmes aérothermiques (ou aéroliques) sont en revanche beaucoup plus vulnérables aux variations climatiques. La chaleur est puisée dans l’air, sous l’influence directe du climat extérieur. Par temps froid, la performance des pompes à chaleur air/air et air/eau se dégradera en conséquence directe de la baisse de la température, pour devenir médiocre sous 0°C (COP proches de 2 voire inférieurs par grands froids) et inopérante sous -7°C environ. Une résistance chauffante prend alors le relais sur beaucoup de modèles. Les échangeurs extérieurs ont également tendance à givrer à l’approche de 0°C, d’où la nécessité d’un système de dégivrage qui amputera d’autant le bilan global du dispositif. Différentes technologies, par exemple Zubadan et EVI, permettent à la PAC de fonctionner jusqu’à -15 à -20°C en assurant une température de sortie d’eau constante, mais à nouveau au détriment du COP.

Au final, les systèmes air/air (et autres « climatisations réversibles ») sont des technologies matures et généralement robustes, mais elles ne sont pas forcément adaptées à un chauffage tout au long de la période de chauffe. En revanche elles conviendront fort bien en complément d’une chaudière ou de convecteurs électriques qui prendront la relève les jours les moins cléments.

Pour l’ensemble des systèmes de PAC, la performance est très sensible au dimensionnement de l’appareil, la qualité de son installation, à son régime d’utilisation et à son entretien. La règle du surdimensionnement par précaution, souvent observée dans les installations antérieures, n’est pas à recommander. La technologie « inverter » est à préférer aux systèmes fonctionnant en « tout ou rien ». Cette technologie permet de moduler la puissance, évitant les arrêts/redémarrages successifs préjudiciables en termes de performance comme de longévité.

En conclusion, nous ne saurons trop vous recommander de recourir à du matériel de qualité (normes NFPAC) et adapté à vos besoins, et de faire appel à des installateurs du réseau QualiPAC pour dimensionner, installer et maintenir votre installation. Pour être mis en relation avec un ou plusieurs installateurs qualifiés, demandez un devis.

Une nouvelle directive européenne (règlement CE 626/2011, applicable au 1^er janvier 2013) impose désormais aux fabricants de climatiseurs et pompes à chaleur air-air d’afficher un coefficient de performance saisonnier (SCOP), plus proches des conditions d’utilisation réelles, avec des exigences de performance accrues dès 2014. Ce dispositif devrait entraîner à terme le bannissement des technologies les moins efficaces, tout en assurant une meilleure information de l’utilisateur, ce que nous ne pouvons que saluer.