Comprendre : comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Par Anaïs Hollard , le 5 avril 2024 - 6 minutes de lecture
Thermostat de radiateur

© SYSPEO/SIPA

Cela fait désormais quelques années qu’elle a le vent en poupe : la pompe à chaleur ou PAC. Il faut dire que cet équipement de chauffage présente l’immense avantage de mobiliser des sources d’énergie 100 % renouvelables. Au contraire de ses homologues au gaz ou au fioul, la PAC fonctionne grâce à l’air, l’eau souterraine ou encore le sol. Mais alors, comment ça marche très exactement ? Pompe à chaleur réversible, aérothermique ou encore géothermique, quelle différence ?

Quid du fonctionnement d’une pompe à chaleur

Le fonctionnement d’une pompe à chaleur air-eau n’a rien de bien compliqué. Pour faire simple, ce mode de chauffage écologique puise les calories d’un environnement extérieur, avant de les restituer à l’intérieur d’une habitation. Par exemple, la pompe à chaleur air-eau récupère les calories contenues dans l’air, puis les exploite pour chauffer de l’eau, qui sera ensuite transmise aux différents radiateurs de la maison. Pour ce faire, la PAC est équipée d’un évaporateur, d’un compresseur, d’un condenseur ainsi que d’un détendeur. Chacun de ces dispositifs a un rôle à jouer : 

  1. L’évaporateur se charge de capter les calories d’une source d’énergie (air, eau, sol). Ce faisant, il permet à un fluide frigorigène de gagner en température et de passer à l’état de vapeur.
  2. Le compresseur vapeur vient ensuite compresser (eh oui) puis chauffer la vapeur, puis transmet celle-ci au condenseur.
  3. Reprise de balle par le condenseur, qui transfère cette chaleur à l’eau de chauffage du circuit, jusqu’aux radiateurs. 
  4. Fin du match : le détendeur fait baisser la pression du fluide frigorigène, avant de passer par la phase d’évaporation. Et ainsi de suite…

Globalement, quel que soit le type de pompe à chaleur, le fonctionnement demeure relativement identique. L’appareil capte les calories à l’extérieur, afin de réchauffer l’intérieur. Il existe toutefois différents modèles de PAC et donc, quelques subtilités.

Quels sont les différents types de PAC ?

L’aérothermie

Il existe deux types de pompes à chaleur aérothermiques : la pompe à chaleur air-air ou la pompe à chaleur air-eau. Le fonctionnement de ces dispositifs est quasiment identique. Dans les deux cas, les PAC captent les calories dans l’air ambiant et les stockent via un fluide caloporteur avant de les guider en direction d’une unité chargée et de les diffuser dans le logement. La différence entre ces deux appareils réside dans cette diffusion. En effet, le système air-air se contente de faire circuler la chaleur dans l’air à l’aide d’un ventilo-convecteur, tandis que le système air-eau injecte quant à lui la chaleur dans le circuit liquide du chauffage. Notons que la pompe à chaleur air-air est le plus souvent utilisée. Elle est simple à installer et son fonctionnement permet aussi bien de chauffer que de refroidir si on y ajoute une inversion de cycle.

La PAC air-air est également appelée « climatisation réversible » car elle permet de chauffer, mais aussi de rafraîchir l’air ambiant.

La géothermie

Connues pour être nettement plus efficaces que leurs homologues aérothermiques, les PAC géothermiques réclament cependant bien davantage d’investissement et des travaux de grande envergure. En effet, le principe de ces dispositifs est de capter les calories présentes dans le sol. Or, si l’on capte la chaleur du sol à l’horizontal, il faudra disposer d’une importante surface de terrain. Si l’on capte cette énergie à la verticale, alors il sera nécessaire de creuser très profondément. Autant dire que le budget forage risque fort d’être salé. À l’horizontale, comme à la verticale, il faudra quoi qu’il en soit profiter d’un sol adapté. À savoir ni trop argileux, ni trop résistant. Dites également adieu à vos arbres sur toute la surface d’installation de votre PAC ! La chaleur créée par la PAC géothermique peut être distribuée via le même procédé que celui mobilisé par ses consœurs aérothermiques.

L’aquathermie ou hydrothermie

Là encore, le fonctionnement demeure relativement similaire. Au lieu de capter les calories du sol, la PAC aquathermique vient cette fois puiser dans une nappe phréatique. La PAC aquathermique compte parmi les systèmes de chauffages les plus économiques et les plus écologiques. Toutefois, pour l’installer, il faudra remplir des critères drastiques, à commencer par le fait de disposer d’une nappe phréatique dans son sous-sol. Il convient ensuite d’obtenir une autorisation et mettre en œuvre un forage qui peut s’avérer coûteux.

En plus de faire fonctionner les chauffages de la maison, la pompe à chaleur aquathermique permet aussi de répondre aux besoins en eau chaude sanitaire.

Choisir la bonne PAC pour son logement

Dans le cas d’une nouvelle construction, tout est permis. En revanche, si vous souhaitez renouveler le système de chauffage d’une habitation existante, c’est une autre paire de manche, puisqu’il faudra faire avec l’existant. Si votre logement dispose par exemple déjà d’une boucle hydraulique, nécessaire au bon fonctionnement d’une PAC air-eau, alors pas besoin de procéder à de gros travaux. Vous pourrez assez facilement bénéficier de ce type de dispositif. Dans le cas où votre maison serait 100 % électrique (radiateurs compris), alors mieux vaut vous tourner une PAC air-air.

Ensuite, il faudra évidemment tenir compte de vos besoins. La PAC air-air permet par exemple de chauffer, mais également de refroidir votre intérieur. En fonction de l’endroit où vous vivez, cela peut s’avérer particulièrement pratique. Cependant, sachez que ce type de dispositif bénéficie de moins d’aides que les autres, notamment du fait de cette fonction de climatisation. Avant de faire votre choix, n’hésitez donc pas à faire le point sur : 

  • Les caractéristiques de votre logement : taille du terrain, installation de chauffage existante, etc.
  • Vos besoins : chauffage seul ou climatisation.
  • Les prix des différentes pompes à chaleurs.
  • Les aides disponibles en fonction du type de PAC.

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Anaïs Hollard

Captivée par les sujets liés à l’énergie, Anaïs a longtemps collaboré avec de grands acteurs du secteur, avant de choisir la voie de l’indépendance, en tant que journaliste web. Aujourd’hui, elle continue de délivrer son expertise en matière d’énergie et de transition écologique. Ses passions : la lecture, l’écriture (forcément) et les DIY créatifs !

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