Pompes à chaleur : air-air ou air-eau ?

Les pompes à chaleur air-air et air-eau fonctionnent à l’électricité. Elles valorisent les calories de l’air extérieur pour chauffer l’intérieur de l’habitation. Ces systèmes sont intéressants car ils produisent plus d’énergie qu’ils n’en consomment. Ils ne sont toutefois pas exempts de défauts et ne répondent pas aux mêmes usages. Conseils Thermiques tente un comparatif objectif.



pompe à chaleur aérothermique

Comparatif des pompes à chaleur air-air et air-eau


Pompe à chaleurair-airair-eau
EmetteurAir pulsé :
- Unité murale
- Plafonnier
- Gaines
Chauffage central :
- Plancher chauffant
- Radiateurs à eau
- Eau chaude sanitaire
AppointRésistance électrique
Poêle à bois
Résistance électrique
Chaudière en relève (préférable)
PerformanceCOP entre 2 et 2.5COP entre 2.5 et 3
Confort en hiverMoyenBon à très bon
Confort en étéClimatisationRafraichissement
FiabilitéRelativeRelative
Prix5 000 à 10 000€12 250€
Aides financièresNonOui
AlternativesPoêle à granulés
Chauffage électrique
Chaudière à granulés
Chaudière gaz

Fonctionnement des pompes à chaleur aérothermiques

Principe : Les PAC air-air et air-eau appartiennent toutes les deux à la catégorie des pompes à chaleur dites « aérothermiques ». En effet, elles puisent la chaleur de l’air extérieur pour la restituer à l’intérieur de la maison.

Emetteurs de chaleur : La principale différence se situe au niveau des émetteurs de chaleur. La PAC air-air restitue la chaleur par air pulsé à l’aide de ventilo-convecteurs ou de gaines de soufflage. La PAC air-eau diffuse la chaleur grâce au réseau de chauffage central par l’intermédiaire d’un plancher chauffant ou de radiateurs à eau.

pompe à chaleur aérothermique

On note ici que la PAC air-eau est capable de chauffer de l’eau chaude sanitaire (avec un appoint) ce qui n’est pas le cas de la PAC air-air.

Pompe à chaleur : Dans tous les cas, la chaleur puisée dans l’air (généralement entre -10 et +12°C en hiver) n’est pas suffisante pour alimenter directement le système de chauffage (entre 30 et 60°C). Il faut donc élever son niveau de température. C’est précisément le rôle de la pompe à chaleur. Pour se faire, elle utilise un fluide frigorigène en circuit fermé qui est alternativement évaporé et condensé selon les composants qu’il traverse :

principe pompe à chaleur aérothermique

  1. Evaporateur : Le fluide se vaporise sous l’effet de la chaleur de l’air extérieur.
  2. Compresseur : La pression du fluide augmente ce qui élève sa température.
  3. Condenseur : Le fluide se condense. L’énergie libérée est captée par le circuit de chauffage.
  4. Détendeur : La pression du liquide diminue et sa température s'abaisse.

Ce cycle thermodynamique permet une élévation de la température entre la source froide (l’air) et la source chaude (le chauffage). La pompe à chaleur consomme bien sûr de l’électricité pour réaliser ce cycle (principalement au niveau du compresseur). Mais au final l’énergie restituée est supérieure à celle consommée, c’est tout l’intérêt du système.

Performances des pompes à chaleur air-air et air-eau

Coefficient de performance (COP) : Le COP traduit l’efficacité de la pompe à chaleur pour une température donnée. Un COP de 4 signifie que la pompe à chaleur consomme 1 kWh d’électricité pour produire 4 kWh de chaleur. On parle aussi parfois du SCOP qui en prend en compte toute une saison de chauffe. Mais attention, ces indicateurs ne reflètent pas les performances en situation réelle. Ils servent à comparer les produits entre eux. En pratique, les performances des pompes aérothermiques sont variables. Explications.

Performances météo-sensibles : On l’a vu, les PAC air-air et air-eau puisent les calories directement dans l’air extérieur. Cela signifie que lorsque les températures baissent, les performances des PAC aérothermiques chutent. A titre d’exemple, une PAC air-eau alimentant des radiateurs standards affiche un COP de 2.45 à 7°C. Ce COP tombe à 1.7 à une température de -7°C. On retient donc que les PAC aérothermiques restent réservées aux hivers doux :

performance pompe à chaleur air air

On évitera les PAC aérothermiques en zone H1.

Pertes de puissance : Aussi, la puissance maximale des PAC aérothermiques diminue en même temps que les températures (alors que les besoins de chauffage augmentent). Ainsi, une pompe à chaleur air-air de 8.8 kW ne pourra délivrer que 6.1 kW lorsque la température est de -7°C, soit une baisse de 31% de sa puissance nominale. Les PAC aérothermiques nécessitent donc souvent une énergie d’appoint pour les « soutenir » en cas de grand froid.

Appoint : Pour une pompe à chaleur air-air, l’appoint peut prendre la forme une résistance électrique, d’un chauffage électrique ou d’un poêle à bois.

chaudière en relève de pompe à chaleur

Ici, l’ancienne chaudière fioul relève la PAC air-eau

Pour les appareils air-eau, il peut s’agir d’une résistance électrique ou d’une ancienne chaudière restée en relève (bien plus économique à l’usage).

Rôle des émetteurs de chaleur : Il est enfin à noter que plus la température des chauffages est proche de celle de l’air extérieur, plus les pompes à chaleur aérothermiques sont performantes. Il y a en effet moins besoin d’élever la température. Concrètement, cela signifie que les pompes à chaleur air-eau seront généralement plus performantes que les modèles air-air car les émetteurs de chaleur fonctionnement souvent à plus basse température :


EmetteurPlancher
chauffant
Radiateur basse
Température (RBT)
Ventilo
convecteur
Eau Chaude
Sanitaire
Radiateur haute
température
Température35°C45 à 50°C50°C55°C60 à 75°C

Dans le cadre d’une PAC air-eau, on privilégiera donc les émetteurs basse température type planchers chauffants et RBT.

A retenir : On peut considérer que le COP réel d’une PAC air-air se situe entre 2 et 2.5 contre plutôt 2.5 et 3 pour une PAC air-eau.

Types de pompes à chaleur air-air et air-eau

Pompe à chaleur air-air : On trouve d’abord des PAC à éléments séparés. Dans ce cas, une unité extérieure capte les calories du dehors puis distribue la chaleur par l’intermédiaire d’une unité intérieure (monosplit) ou de plusieurs (multisplits). Ces unités intérieures peuvent prendre plusieurs formes :


TypeUnité muraleConsolePlafonnierGaines (combles)
AvantagesFacile à installer
à mi hauteur
Peu cher
Facile à installer
en position basse
Peu cher
Plus discret
Un peu moins
bruyant
Très discret
Peu bruyant
(1 ventil. dans les combles)
InconvénientsPlus bruyantPlus bruyantUn peu plus cher
Plus compliqué
Plus cher
Installation complexe

On trouve aussi des systèmes dits « monobloc ». Ici, la PAC air-air est constituée d’un seul bloc placé dans les combles. La chaleur est distribuée par un réseau de gaine.

Pompe à chaleur air-eau : Pour les PAC air-eau, on distingue en premier lieu les modèles « basse température » capables d’alimenter des planchers chauffants et des radiateurs basse température. Cette technologie plus performante est toujours priorisée dans le neuf. En rénovation, il faut étudier la possibilité de faire travailler les radiateurs existants à basse température, voire d’installer un plancher chauffant en cas de rénovation lourde.

emetteur chauffage basse température

Les planchers chauffants et les radiateurs basse température sont bien adaptés à la PAC air-eau

A défaut, on envisagera de changer les chauffages ou de s’orienter vers des PAC air-eau à « haute température » prévues pour alimenter des radiateurs classiques et de l’eau chaude sanitaire (avec appoint).

Dimensionnement des pompes à chaleur aérothermiques

Problématique : Que ce soit pour les PAC air-air ou air-eau, les problèmes liés à l’insuffisance de chauffage sont fréquents. Le bon dimensionnement de la pompe à chaleur suppose un bilan thermique précis du bâtiment. Une réflexion plus large autour des performances de la maison doit également être menée. En effet, il sera bien plus pertinent de renforcer en premier lieu l’isolation de façon à réduire les besoins de chauffage. De cette façon, la PAC choisie sera à la fois moins coûteuse (car moins puissante) et mieux adaptée aux besoins actuels et futurs.

installation pompe à chaleur aérothermique

Installation d’une PAC air-eau après étude thermique (Ets Noël)

En cas de sous-dimensionnement : La PAC aérothermique ne pourra pas remplir sa mission en hiver et le confort attendu ne sera pas au rendez-vous.

En cas de surdimensionnement : La PAC sera trop sollicitée par des cycles « marche/arrêt » trop fréquents ce qui va réduire sa durée de vie et occasionner des frais importants de maintenance. On constate bien ici qu’il serait totalement contreproductif d’installer une PAC avant de renforcer son isolation. Le nouvel équipement de chauffage deviendrait alors surdimensionné et s’userait prématurément.

Confort des pompes à chaleur air-air et air-eau en hiver

Pompes à chaleur air-air : La chaleur est diffusée par convection forcée avec généralement une unité par pièce. Le confort est moyen car ce type de chauffage à air pulsé n’offre pas de rayonnement (chauffage des personnes et des parois).

confort pompe à chaleur air air

Le chauffage par convection forcée n’est pas le plus agréable.

Pompes à chaleur air-eau : A l’inverse, le système est ici connecté au chauffage central. Les planchers chauffants et les radiateurs basse température délivrent un bon confort thermique avec une large part de rayonnement. Le confort reste satisfaisant avec des radiateurs à eau classiques, même si la part de rayonnement est un peu moins forte.

Confort des pompes à chaleur air-air et air-eau en été

Les PAC aérothermiques dites « réversibles » peuvent contribuer au confort d’été en inversant le cycle thermodynamique. Cela occasionne en revanche des consommations électriques.

Pompes à chaleur air-air : L’air pulsé permet de climatiser efficacement le logement. Les PAC air-air sont parfois qualifiées de climatiseurs réversibles quant elles sont pensées pour produire d’abord du froid.

pompe à chaleur climatisation

La climatisation réversible offre un peu de fraicheur en été.

Pompes à chaleur air-eau : On parle ici d’une fonction de rafraichissement qui permet de perdre 3 ou 4°C et qui concerne uniquement les installations sur plancher chauffant. Cela consiste à faire circuler une eau plus fraiche dans le plancher chauffant en prenant soin que la température ne descende pas trop bas (risque de condensation). A noter qu’il est aussi possible d’installer des ventilo-convecteurs à eau dans les pièces à climatiser. Dans ce cas, le confort en mode chauffage est limité.

Bruit des pompes à chaleur aérothermiques

bruit pompe à chaleur aérothermiqueBruit de l’unité extérieure : Que ce soit pour les modèles air-air ou air-eau, l’unité extérieure peut représenter une vraie gêne sonore pour les habitants et le voisinage ce qui provoque parfois des tensions. L’Association Française pour la Pompe à Chaleur (AFPAC) a édité des règles de bonnes pratiques pour le positionnement de l’unité extérieure dont voici quelques exemples :

Un mur antibruit doit être envisagé si ces contraintes ne peuvent pas être respectées.

Bruit des unités intérieures : Pour la pompe à chaleur air-air, les unités intérieures peuvent aussi représenter une gêne notamment dans les chambres. Il reste souvent possible d’activer un mode « discret » pour limiter le flux d’air la nuit. A noter que les gaines de soufflage représentent la technologie la plus discrète car le ventilateur est placé dans les combles.

Fiabilité des PAC air-air et air-eau

Fiabilité : L’Agence Qualité Construction a pointé la relative fiabilité des pompes à chaleur notamment au niveau de la carte électronique et du compresseur. Ces composants semblent être « relativement fragiles par rapport à d’autres appareils ». Cette fragilité peut être aggravée par des conditions d’installation défavorables. Une unité extérieure trop encastrée qui ne peut pas se refroidir correctement par exemple ou un mauvais dimensionnement de la PAC (sur sollicitation du compresseur). Aussi, ces appareils sont sensibles aux coupures d’électricité, il faut donc éviter l’installation d’une PAC en bout de réseau électrique.

reparation pompe à chaleur aerothermique

Entretien et dépannage d’une pompe à chaleur (AJW Mechanical)

Les coûts de réparation sont généralement importants car « la majorité des composants de la pompe à chaleur ne sont pas réparables » selon l’étude et supposent le changement de tout un module.

Garantie : De base, les pompes à chaleur sont garanties 2 ans. Une extension de garantie à 5 ans peut être proposée sur le compresseur moyennant finances ou en échange d’un contrat d’entretien. Certains fabricants vendent aussi des extensions de garantie sur tout le système (jusqu’à 7 ans). Attention, il s’agit le plus souvent d’une garantie « pièce » uniquement.

Entretien des pompes à chaleur aérothermiques

Les PAC air-air ou air-eau sont peu contraignantes en termes d’entretien par rapport au chauffage au bois notamment. Il suffit de s’assurer que l’air circule correctement autour de l’unité extérieure en enlevant les feuilles ou le pollen.

Les unités intérieures des pompes à chaleur air-air nécessitent aussi une attention régulière concernant les différents filtres à air mais la contrainte reste limitée :

entretien pompe à chaleur unite interieure

Tous les ans, un entretien par un technicien améliore la durée de vie du système. Il assure un nettoyage plus en profondeur et vérifie notamment l’étanchéité du circuit frigorifique ainsi que les performances de la PAC.

Bilan environnemental des pompes à chaleur air-air et air-eau

Les PAC aérothermiques renferment du fluide frigorigène : un puissant gaz à effet de serre qui s’avère dangereux en cas de fuite. On privilégiera donc les PAC qui utilisent le gaz « le moins pire » comme le R32 par exemple qui a un PRG (Pouvoir de Réchauffement Global) 3 fois moins important que le R410a :

FluidePRGExemple
CO21Concrètement, cela signifie
qu’1 kg de R410a rejeté a le même
pouvoir de réchauffement que 2088 kg de Co2.
Les fluides avec un PRG > 750 seront interdits
dès 2025 (réglementation européenne).
R2903
R32675
R134a1 430
R410a2088

Pour autant, l’institut Négawatt a calculé que l’intérêt des pompes à chaleur aérothermiques était réel par rapport aux chaudières gaz avec des émissions de CO2 au moins divisées par 4.

On peut retenir que les pompes à chaleur aérothermiques présentent un intérêt environnemental par rapport aux énergies fossiles sans toutefois faire aussi bien que le chauffage au bois (ressource locale et renouvelable, faiblement émettrice de CO2).

Prix des pompes à chaleur air-air et air-eau

Pour une PAC air-air installée par un professionnel, il faut compter entre 5 000 et 10 000€ TTC selon la puissance nécessaire et le nombre d’unités intérieures. Mais attention, cette technologie n’est pas subventionnée par les aides publiques pour la rénovation.

installation pompe à chaleur maison neuve

Sans aide publique, la PAC air-air est plus incitative dans le neuf (Ets Robart)

Pour une PAC air-eau, le prix moyen est de 12 250€ TTC. Comme le système est plus performant, il est éligible aux aides financières ce qui fait que le reste à charge se situe plutôt entre 4 000 et 10 000€ TTC selon les conditions de ressources de chacun.

Dans tous les cas, il convient de contacter plusieurs professionnels pour établir une certaine concurrence et obtenir la meilleure proposition.

Pour cela, Conseils Thermiques s'associe à plusieurs partenaires afin de vous mettre en relation avec des artisans locaux certifiés RGE. Vous pourrez ainsi étudier plusieurs propositions techniques et commerciales gratuitement et sans engagement.

Je souhaite rencontrer des entreprises >

La plupart des travaux de rénovation énergétique donnent droit à des subventions (prime énergie). Si vous avez déjà un devis (non signé), vous pouvez encore y prétendre.

Je souhaite obtenir ma prime énergie >

Rappelons qu’une proposition sérieuse s’accompagne toujours d’une étude thermique précise pour dimensionner correctement la PAC. Les qualifications suivantes vous orienteront vers des professionnels spécialisés :

qualification pompe à chaleur

Avantages et inconvénients des pompes à chaleur aérothermiques


PAC air-airPAC air-eau
Avantages
Performant quand l’hiver est douxPerformant quand l’hiver est doux
Climatisation en étéRafraichissement possible en été
Bénéfice environnementalBénéfice environnemental
Entretien limitéEntretien limité
Pas de stockage de combustiblePas de stockage de combustible
Conso. divisées par 2 par rapport
à un chauffage électrique
Bien adapté aux planchers chauffants
(35°C) et RBT (45°C)
-Confort du chauffage central
-Eligible aux aides publiques
Inconvénients
Peu adapté au climat rigoureuxPeu adapté au climat rigoureux
Appoint souvent nécessaireAppoint souvent nécessaire
Bruit de l’unité extérieureBruit de l’unité extérieure
Conso. électriques en été si clim.Conso. élec. en été si rafraichissement
Fiabilité et coût de maintenanceFiabilité et coût de maintenance
Gaz à effet de serre puissantGaz à effet de serre puissant
Confort moyen en chauffage
Pas d’eau chaude sanitaire
Moins adapté aux radiateurs
haute température
Non éligible aux aides publiques-

Conclusion : Des pompes à chaleur aérothermiques pour des usages bien différents



Les pompes à chaleur aérothermiques sont des solutions intéressantes qui permettent de produire plus d’énergie qu’elles n’en consomment. Comme la chaleur est puisée dans l’air, ces systèmes seront bien plus adaptés aux hivers doux et à éviter en zone H1 (climat rigoureux). Le choix du type de pompe à chaleur dépend principalement du réseau de chauffage.

Absence de chauffage central : On peut étudier la possibilité d’une PAC air-air qui est une solution intéressante en remplacement du chauffage électrique (réduction par deux des consommations) et pour les maisons bien isolées. Le confort en hiver est moyen (convection forcée) mais les ventilo-convecteurs offrent une possibilité de climatisation en été. Ce système entre en concurrence notamment avec les poêles à granulés qui assurent une solution de chauffage écologique et soutenue par les aides financières. L’entretien est en revanche quotidien. Pour en savoir plus, consultez notre article relatif au choix entre un poêle à granulés et une pompe à chaleur air-air.

Présence d’un chauffage central : On pourra étudier la possibilité d’une PAC air-eau et d’autant plus si les émetteurs de chaleur sont à basse température (plancher chauffant et RBT). Ce système performant est éligible aux aides financières et entre en concurrence avec les chaudières gaz et les chaudières à granulés. Consultez notre comparatif entre une chaudière à granulés et une pompe à chaleur air-eau pour en savoir plus.

Pour aller plus loin, notre publication sur les PAC géothermiques (les plus performantes) pourrait aussi vous intéresser.

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#1 - Pierre - 21 Septembre 2020

Bonjour,

Je vous remercie pour cette article assez complet.
Je cherche à changer ma chaudière fioul avec ECS sur chauffage centre et radiateur haute température.
2 solutions la Pac Air/Air avec ballon thermodynamique ou Air/Eau.
Isolation moyenne que je vais compléter avec un R 3,80.
Quelle solution seulement sur le plan consommation est la plus intéressante ?
Merci
Pas encore de commentaire ou de question.
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