Fonctionnement de la pompe à chaleur air-air

Le principe de la pompe à chaleur "air- air" consiste à utiliser la chaleur de l’air extérieur pour ventiler de l’air chaud à l’intérieur de la maison. Il permet de réaliser des économies de CO2 et des économies d’énergie.

Fonctionnement détaillé de la pompe à chaleur air-air

Une pompe à chaleur air-air fonctionne comme la pompe à vélo que vous utilisez pour regonfler vos pneus. La chaleur que vous ressentez dans la main qui tient la pompe, est celle qui est utilisée pour chauffer l’habitation. C’est aussi simple que cela ! Il y a donc deux circuits : celui de l’air de la pompe à vélo, et celui de la chaleur qui se dégage et qui doit être diffusée dans la maison au lieu d’être récupérée par la main du cycliste.

L’efficacité du dispositif est améliorée de la façon suivante.

Tout d'abord,  l’air de la pompe à vélo est remplacé par un fluide qui permet des échanges de calories, appelé fluide frigorigène, réfrigérant ou encore fluide caloporteur. Ensuite, ce n’est plus un humain qui actionne le piston de la pompe à vélo, mais un petit moteur électrique, qui comprime le fluide frigorigène. On l'appelle le compresseur. Le compresseur comprime le liquide qui se met à chauffer (et qui passe sous forme de vapeur haute pression à 80°C). La chaleur du fluide frigorigène est transférée à l’air qui sera soufflé à l’intérieur du logement. La récupération de la chaleur du fluide par l’air se produit dans l’unité intérieure de la pompe à chaleur air-air, dans ce que l’on appelle l’échangeur intérieur. À la fin de l’échange de calories entre le fluide frigorigène et l’air, la température du fluide descend à 50°C, et celle de l’air passe de 20°C à 30°C. C’est cet air à 30°C qui est envoyé dans la maison par l’intermédiaire des ventilo-convecteurs.

Là s’arrête l’analogie avec la pompe à vélo. Car on peut à l’infini prendre de l’air ambiant pour l’injecter et le comprimer dans la pompe à vélo afin de l’envoyer dans le pneu. Mais nous n’avons pas une réserve infinie de fluide caloporteur. Il faut donc pouvoir le réutiliser. À la sortie de l’échangeur intérieur, on décomprime donc le fluide caloporteur (cela s’appelle une détente) afin de pouvoir ensuite le re-comprimer dans le compresseur pour recréer de la chaleur.

La détente du fluide caloporteur le refroidit. Sa température passe de 50° C à 5°C. En utilisant les calories de l’air extérieur, on réchauffe le fluide caloporteur avant de le comprimer. Sa température passe ainsi de 5°C à 10 °C. On utilise donc gratuitement les calories de l’air extérieur. L’échange de calories entre le fluide frigorigène et l’air extérieur se fait dans l’échangeur extérieur. C’est souvent une unité placée à l’extérieur de l’habitation.

Et puis on recommence le cycle. Le fluide caloporteur est à nouveau comprimé, passe à 80°C, etc.

Zéro émission de CO2 avec une pompe à chaleur air-air

La principale source d’énergie utilisée par la pompe à chaleur air-air est la chaleur de l’air extérieur. Cet air est chauffé par le soleil et ne produit pas de CO2 ! La seconde source d’énergie utilisée par la pompe à chaleur air-air est l’électricité consommée par le compresseur, la pompe qui fait circuler le réfrigérant (le circulateur), et par les ventilo- convecteurs. La production d’électricité en France émet 84 gCO2 par kWh en moyenne, ce qui est très faible. Pour une maison de 100 mètres carrés, le fonctionnement de la pompe à chaleur air-air pour le chauffage émet donc entre 300 et 1200 kg de CO2 (selon la situation géographique et l’isolation de l’habitation). Ce chiffre est à comparer avec, par exemple, un chauffage au fioul qui émet pour la même maison entre 3 500 et 14 000 kg de CO2, soit douze fois plus !

D’autre part les producteurs d’électricité sont soumis aux quotas de CO2, et ce sont eux qui comptabilisent ces émissions de CO2. Sur votre compte carbone, les émissions de CO2 de votre chauffage par pompe à chaleur air-air sont égales à zéro. Et si vous avez installé votre pompe à chaleur air-air après 2011, vous pouvez déjà recevoir votre prime carbone sur votre compte carbone. Vous pouvez d'ores et déjà la simuler en quelques clics grâce au calculateur à droite de cette fenêtre !

Coefficient de performance (COP) de la PAC air-air et économies d’énergie

Le coefficient de performance, ou COP, caractérise la pompe à chaleur air-air. Le coefficient de performance indique la quantité de chaleur produite, exprimée en kWh, pour la quantité d’électricité consommée, exprimée elle aussi en kWh. Typiquement le COP d’une pompe à chaleur air-air est compris entre 3 et 5, ce qui veut dire qu’avec 1 kWh d’électricité, la pompe à chaleur air-air produit entre 3 et 5 kWh de chaleur, pour chauffer l’habitation. De ce fait, par rapport aux autres systèmes de chauffage qui produisent en général 3 à 5 kWH de chaleur pour le logement, avec 3 à 5 kWh d’énergie, la pompe à chaleur air-air permet de réaliser des économies d’énergie. Des économies d’énergie qui peuvent diminuer votre facture de chauffage par 3, à conditions de chauffage équivalentes.

Chaud dedans : diffusion de la chaleur à l’intérieur du logement

L'air chaud produit par la pompe à chaleur air-air est diffusé dans le logement par deux systèmes.

Le plus simple est un système centralisé, qui propulse l’air chaud dans des gaines isolées jusqu’à chaque pièce de la maison. L’arrivée de la gaine dans la pièce est en général cachée par une grille. Chaque pièce est ainsi chauffée en permanence de façon identique, et il suffit de fermer la grille pour arrêter l’arrivée d’air chaud, dans une pièce.

Le plus sophistiqué et optimisé est le système par ventilo-convecteurs. Le ventilo-convecteur permet une gestion décentralisé du chauffage ; il prend l’air dans la pièce, le chauffe au travers d’un échangeur, et le pulse ensuite dans la pièce. Tous les ventilo-convecteurs sont ainsi reliés entre eux et à la pompe à chaleur air-air par un réseau aéraulique. En fonction du modèle il peut être placé au sol, fixé au mur, ou encore intégré dans un plafond.

Climatisation l’été

Le chauffage par pompe à chaleur air-air possède un avantage très intéressant : il peut aussi servir de climatisation l’été. En effet, en reprenant le paragraphe fonctionnement ci-dessus, on constate qu’il est possible de faire fonctionner la pompe à chaleur dans l’autre sens : le froid produit par la détente sert à refroidir l’air intérieur. La pompe à chaleur air-air est donc particulièrement bien adaptée aux régions où les étés sont chauds (pour plus d'infos à ce sujet, n'hésitez pas à vous rendre sur l'Ademe ou nous contacter !)