Pompes à chaleur électriques aérothermiques et géothermiques

Tout savoir sur la pompe à chaleur, son principe, son fonctionnement, les systèmes, le prix, les avantages et les inconvénients du système air/air, air/eau ou thermodynamique (appelé géothermie).

Principe de fonctionnement 

Le principe de la pompe à chaleur est d’extraire de l’énergie à l’extérieur de l’habitation (air ambiant, eau ou sol) pour la restituer à l’intérieur d'un bâtiment par le biais d’un émetteur de chaleur :

• radiateur,
• plancher chauffant ou
• ventilo-convecteur.

Une pompe à chaleur est un moyen de chauffage qui peut se substituer par exemple à une chaudière fioul uniquement si l'installation est récente avec des radiateurs à basse température ou mieux un plancher chauffant à très basse température et surtout si le logement est parfaitement isolé ce qui est rare.

Les vendeurs tentent par exemple de faire changer :

• Un chauffage à bois polluant constitué d'une chaudière à bois bûche et de radiateurs haute température. Généralement, les maisons sont anciennes et plutôt mal isolées. La pompe à chaleur ne s'y prête pas.
• Un chauffage à gaz naturel par des PAC, le plus souvent à air.  Il existe de nombreux arguments publicitaires destinés à vendre des pompes à chaleur. 

Les autres facteurs limitants sont :

• La région
• L'altitude
• La date de construction de la maison
• L'efficience globale du logement

Arguments des publicitaires pour vendre

Utilisé fréquemment pour constituer des bases de données par fichiers croisés pour mieux cerner le consommateur et pour tenter de lui faire remplacer son énergie.

Les ventes de PAC en France

Suivant les sources, le chiffres varient, mais on ne peut que constater une forte progression des pompes à chaleur qui vont avec la voiture électrique poser le problème de la production d'électricité dont on nous dit qu'elle est décarbonée. N.B Nos sociétés se sont développées avec la combustion du carbone. TOUT ce qui existe a demandé d'en brûler. La construction d'une centrale nucléaire, d'une ferme éolienne, d'un réseau photovoltaïque, d'un barrage et bien sûr la combustion de biomasse demande de brûler du carbone. En résumé, notre science ne connait rien d'autre. Il est donc discutable de faire croire que l'on peut décarboner : la seule solution est d'avoir des bâtiments non consommateurs d'énergie  PARFAITEMENT isolés.

Le démarchage téléphonique 

Voici une liste non exhaustive des arguments (souvent inexacts) exposés :

• Relative stabilité du prix de l’électricité en France.
• Très haute performance.
• Écologie, propreté.
• Faible encombrement.
• Faible niveau sonore.
• Facilité d’installation des modèles « sur air ».
• Très faible coût d’exploitation : « 200 euros TTC de chauffage par an pour 100 M2 ».
• Économie de 75 % de l’énergie (notamment sur les chauffe-eau thermodynamiques chiffre comparé à des modèles électriques).
• Confort d’utilisation. etc.
   

Les publicités sur les pompes à chaleur

Les années passées, les publicités sur les pompes à chaleur ont déferlé, le marché avait donc véritablement explosé, quadruplant ses ventes pendant trois années consécutives : 120 000 pompes à chaleur avaient été installées en 2007 dont 50 000 modèles fonctionnant sur l'air souvent installées par des entreprises nouvellement crées et peu compétentes. Actuellement, la substitution fioul a attiré beaucoup d'entreprises qui ont flairé l'effet d'aubaine qui n'hésitent pas sur internet ou dans les salons à vendre des pompes à chaleur à des prix délirants.

Les dérives et les litiges

• Les litiges sur les pompes à chaleur ont parallèlement explosé proportionnellement.
• Les marches des tribunaux ont commencé régulièrement à être gravies par des particuliers déçus par les résultats différents des clinquants argumentaires commerciaux des bonimenteurs du démarchage.
• La vague porteuse sur laquelle beaucoup d’entreprises se sont lancées sans en avoir forcément les compétences a commencé à se briser sur les rochers de la réalité et des usages dès 2009.

Le coefficient de performance (COP)

La sélection chez les poseurs s’opérait naturellement, mais les mauvaises installations génératrices d’insatisfaction ont créé un malaise. Actuellement, il faut rester très vigilant quant aux performances de ce mode de chauffage électrique surtout lorsqu’il s’agit de pompes à chaleur.

• Il faut savoir qu'en dessous d’un coefficient de performance (COP) de 3.3 l’intérêt d’une pompe à chaleur est nul, car l’énergie qu’elle procure est inférieure à l’énergie primaire (uranium, gaz, pétrole) utilisée consommée pour lui fournir de l’électricité tant le rendement des centrales électriques est bas.
• Enfin, il faut rester méfiant au regard des problèmes liés aux pompes à chaleur et ne pas se laisser abuser par des avantages ou des chiffres trop alléchants.
• La baisse des crédits d'impôt avait cependant assaini le marché en relativisant l'aspect fiscal, élément moins mis en avant actuellement dans les argumentaires commerciaux.
• L'offre à 1 euro est une façon d'approcher les usagers en leur faisant miroiter l'effet magique du captage des calories contenues dans l'air. Beaucoup de victimes constatent au mieux que leur facture est identique à celle du fioul, au pire très supérieure avec une fiabilité moindre due à l'obsolescence de l'électronique.
• Actuellement, le dispositif Maprimrénov' favorise les pompes à chaleur. 

Notions de rendement des pompes à chaleur

Le rendement, ou coefficient de performance (COP), d'une pompe est le facteur déterminant. Le COP est le rapport entre l'énergie thermique délivrée et l'énergie électrique absorbée. Avec 1 kilowattheure (kWh) d'électricité, une pompe correcte doit au minimum délivrer plus de 3,3 kWh de chaleur, soit un COP supérieur à 3,3.

Le COP « machine » de laboratoire

Attention, les fabricants indiquent un COP « machine » de laboratoire supérieur à la réalité comme à une certaine période les fabricants d’enceintes acoustiques indiquaient des chiffres en watts musicaux ou en crête, etc., ou comme actuellement, les performances des écrans plats ne sont pas aussi bonnes que les chiffres des données des fabricants, car les valeurs relevées sont toujours optimisées. Un autre exemple dans le secteur automobile : les constructeurs annoncent des consommations que l'usager ne pourra jamais atteindre, car les conditions d'obtention des chiffres UTAC (litres de carburant aux 100 kms) sont réalisées dans une configuration idéale impliquant le pilote professionnel d'essai, le réglage usine du moteur, la température, l'hygrométrie, le tracé routier, etc..

Pour les pompes à chaleur, le COP réel atteint dans ces conditions optimales de banc d’essai n’est jamais atteint dans une installation domestique, car le rendement dépend de nombreux facteurs : températures extérieures et intérieures, des émetteurs de chaleur, vieillissement du matériel, etc. En pratique, sur une année, il atteint rarement le coefficient annoncé par le constructeur.
 

Coefficient de performance saisonnier (SCOP) 

En tenant compte des auxiliaires, le coefficient de performance saisonnier (SCOP) varie généralement entre 3 et 4 pour une installation géothermique bien dimensionnée – il peut même être plus élevé avec une pompe à chaleur de dernière génération et des circulateurs à haut rendement.

• La  loi des Finance en 2009 avait supprimé le crédit d'impôt sur les pompes à chaleur air/air particulièrement médiocres en termes d'efficacité, tous les systèmes n'offrant pas de performances suffisantes pour correspondre aux exigences de la règlementation thermique 2005 alors en vigueur à cette époque et du Grenelle environnement.
• Les pompes à chaleur ont vu leurs avantages fiscaux abaissés graduellement (en 2009, le crédit d'impôt sur les pompes à chaleur était égal à 40% puis a été abaissé à 25 % en 2010, puis revu à la baisse en 2012 : 0 % pour les PAC air/air, 15 % pour les PAC aérothermiques air /eau et 26 % pour les PAC thermodynamiques (géothermie).
• Le 1er octobre 2014,  le taux d'impôt a été uniformisé à 30 %.
• Pour l'avenir, les aides auraient du être réservées aux pompes à chaleur thermodynamiques -appelées improprement géothermiques- qui offrent seules un rendement efficace.
• Les vraies énergies renouvelables, celles qui n'émettent pas de gaz à effet de serre (hydraulique, solaire, éolien,) devraient être privilégiées, certaines bénéficiant des aides de (solaire thermique pour l'eau chaude sanitaire et d'un éco-prêt.
• Le solaire thermique bénéficie d'aides limitées, mais le solaire photovoltaïque qui bénéficie d'un n'a plus de crédit d'impôt et une aide financière limitée.
• Ils sont pourtant promis à un bel avenir pour la planète à condition de ne pas encourager le gaspillage (responsabiliser les usagers afin qu'ils n'aient pas de comportements irresponsables). 
   

Étiquettes énergétiques pour le consommateur 

Depuis le 26 septembre 2015, des étiquettes énergétiques validées par un organisme extérieur (le CETIAT) permettent de comparer les performances annuelles. En effet, afin de fournir aux consommateurs des informations sur les performances environnementales des produits et à inciter les industriels à développer davantage de produits améliorés et innovants, une nouvelle exigence d'étiquetage énergétique impose de fournir, une étiquette énergie qui indiquera la classe énergétique de chaque produit, entre A ++ et G.

• Depuis le 26 septembre 2019, un nouvel étiquetage entre A +++ et D incite les fabricants à dépasser les niveaux minimums... souvent déterminés par les aides financières.
• Source règlement nº 811/2013 du 18 février 2013 complétant la directive 2010/30/UE pour les dispositifs de chauffage des locaux (dont les pompes à chaleur).
• Le concept d'écoconception vise à améliorer la performance énergétique et environnementale des produits tout au long de leur cycle de vie.

Les pompes à chaleur équipent beaucoup de logements neufs. Photo Picbleu®

L'énergie récupérée par les pompes à chaleur 

Les pompes à chaleur récupèrent les calories contenues de l'air, du sol et de l'eau récupérée par les pompes à chaleur

• En général, plus la température de l’élément (air, eau sol) est stable et proche de celle de l'habitation à chauffer, meilleur sera le coefficient de performance COP.
• Une température de l’air inférieure à - 7 °C est inexploitable par une pompe. L’air est la source d’énergie la plus variable.
• Le sol à faible profondeur (1 mètre) a des variations plus importantes. NB : la température est supérieure de 8 °C à celle de l'air ambiant en hiver.
• Le sol à environ 100 mètres de profondeur est intéressant, car la température est comprise entre 10 et 15 °C toute l'année.
• Les nappes d'eau à 100 mètres sont également intéressantes en termes de rendement la température est comprise entre 10 et 15 °C toute l'année

Pour ce type de forage, des solutions consistant à récupérer l’eau à une profondeur importante ne seraient ni écologiques ni citoyennes.

L'eau : un bien commun

• L’eau (surtout les nappes profondes) appartient à tous et ne doit pas être polluée pour un usage particulier.
• Heureusement, en France, la réglementation interdit de prélever la ressource en eau sans la réinjecter dans la même nappe (sauf dérogations des DREAL, lesquelles sont particulièrement exceptionnelles) un IUT de la région Centre a essuyé un refus, alors qu’il ne s’agissait que d’un usage très occasionnel et à des fins exclusivement pédagogiques).
• Sans oublier que certaines technologies ne nécessitent même pas de prélèvement d’eau (sondes verticales de 100 m de profondeur environ).
   

La surface à chauffer du logement est de 120 m2 

La superficie du jardin est de 180 m2, quel type de PAC géothermique installer ?

• La surface de ce terrain est trop faible pour accueillir un captage horizontal.
• La zone de captage horizontal doit couvrir une surface de terrain 1,5 à 3 fois égale à la surface habitable à chauffer.
• Ainsi, un logement de 120 m2 demande une zone de captage horizontale comprise entre 180 m2 et 360 m2.
• Il faut noter que la surface exacte nécessaire au captage dépend également de la nature du sol.
• Un sol sec est moins adapté aux capteurs horizontaux qu'un sol humide.

(Sources Acqualys- ADEME Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie).