Les pompes à chaleur air-air

Les PAC air-air valorisent les calories de l’air extérieur pour chauffer l’intérieur du logement. Elles utilisent donc principalement une énergie renouvelable et disponible localement. Mais ce principe fait aussi que les performances du système sont météo-sensibles, un point important qui est pourtant rarement explicité clairement. Conseils Thermiques fait le point sur cette technologie intéressante mais qui ne conviendra pas à toutes les habitations.


pompe à chaleur Air Air

Fonctionnement des pompes à chaleur air-air

Principe : Comme son nom l’indique, la pompe à chaleur air-air puise de la chaleur dans l’air extérieur (source froide) pour chauffer l’air intérieur (source chaude). En été, ce cycle peut être inversé pour rafraîchir le logement :

fonctionnement pompe a chaleur air air

Fonctionnement de pompe à chaleur air-air (Induscabel.be)

La pompe à chaleur air-air n’est donc pas capable de chauffer de l’eau chaude sanitaire, il faut s’orienter vers un chauffe-eau thermodynamique ou un chauffe-eau solaire pour cet usage.

Fonctionnement : Le plus souvent, la PAC air-air se compose de deux unités. Un groupe extérieur qui capte la chaleur de l’air extérieur et élève son niveau de température. Un groupe intérieur qui la restitue dans le logement. Notons qu’il peut y avoir plusieurs unités intérieures selon la surface à chauffer.

principe pompe à chaleur Air AirCes unités sont reliées entre elles par des liaisons où circule un fluide frigorigène en circuit fermé. En changeant d’états selon les organes qu’il traverse, ce fluide va permettre une élévation de la température entre la source froide et la source chaude :

  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 cédée à la maison.
  4. Détendeur : La pression du liquide diminue et sa température s'abaisse.

Pour effectuer ce cycle, la pompe à chaleur consomme de l’électricité nécessaire au fonctionnement des composants (principalement au niveau du compresseur). Mais au final, elle produit plus d’énergie qu’elle n’en consomme, c’est tout l’intérêt du système.

Performances des pompes à chaleur air-air

Comme les pompes à chaleur air-air ont l’avantage de produire plus d’énergie qu’elles n’en consomment, il n’est pas rare de voir cet argument repris sans nuance dans les documentations commerciales : « Avec un COP de 4, la pompe à chaleur garantit des économies toute l’année ! ». Mais attention, la réalité est plus subtile qu’il n’y parait.

Coefficient de performance ou COP : Le COP traduit l’efficacité de la pompe à chaleur pour une température donnée. Ainsi, un COP de 4 signifie que la pompe à chaleur produit 4 kW pour 1 kW consommé soit 75% « d’énergie gratuite ». On trouve aussi parfois le SCOP (coefficient de performance saisonnier) qui est mesuré sur toute une saison de chauffe. Mais prudence, ces indicateurs ne reflètent pas les performances réelles de la pompe à chaleur air-air. Ils sont cependant utiles pour comparer les produits entre eux.

Des performances météo-sensibles : En pratique, les performances de la PAC air-air chutent sensiblement lorsque les températures baissent. Le COP à -7°C n’est cependant jamais mentionné sur les documentations techniques. Wikipedia annonce un COP annuel mesuré à 1.5 dans les régions froides de Suède. L’institut Negawatt considère quant à lui que « le COP réel vaut, selon les configurations, à peu près la moitié du COP théorique ».

performances pompe a chaleur air air

De plus, l’unité extérieure est sensible au gel. Pour palier à cela, la PAC doit réaliser un cycle de dégivrage pendant lequel elle ne peut plus assurer la fonction de chauffage. Il faut donc retenir que la pompe à chaleur air-air est plutôt inadaptée en zone H1 où le climat est rigoureux.

Une puissance dégressive : Il est aussi à noter que la puissance délivrée chute également en cas de températures basses. Ainsi, une PAC 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.

Appoint : Un appoint s’avère donc nécessaire pour soutenir la PAC lorsque ses performances sont insuffisantes. Il peut s’agir d’une résistance électrique intégrée à la PAC mais cette option n’est pas toujours proposée. On peut également envisager des radiateurs électriques, notamment si la PAC modernise une installation électrique existante. Les anciens chauffages pourront alors rester en place. Un poêle à bois peut aussi assurer l’appoint. Il faut considérer que cet appoint représente un encombrement supplémentaire dans la pièce.

A retenir : Les PAC air-air sont plus performantes dans les régions où les températures sont clémentes. Il parait cohérent de considérer un COP annuel entre 2 et 2.5. Cela signifie très concrètement que l’on peut diviser les consommations par 2 par rapport à un chauffage électrique traditionnel.

Les différents types de pompes à chaleur air-air

PAC air-air à éléments séparés : Comme déjà évoqué, il s’agit des PAC composés d’une unité extérieure (captage des calories) et d’unités intérieures (distribution de la chaleur). Les unités intérieures peuvent prendre différentes formes :


EmetteurInstallationSilenceDiscrétionPrix
Unité muraleFacileMoyenNonFaible
ConsoleFacileMoyenNonMoyen
PlafonnierMoyenBonMoyenMoyen
GaineComplexeTrès bonOuiElevé

On peut retenir que les émetteurs qui se placent directement dans la pièce sont faciles à installer mais génèrent plus de bruit (1 ventilateur par pièce). Ils sont aussi plus impactant esthétiquement car cela rajoute un chauffage par pièce. A l’inverse, les gaines cachées dans le plafond sont plus discrètes et moins bruyantes (ventilateur centralisé dans les combles) mais restent plus contraignantes en termes d’installation.

pompe a chaleur air air unités extérieure et intérieure

En fonction du nombre d’unités intérieures reliées à un groupe extérieur, le vocabulaire utilisé change :

PAC air-air Monobloc : Elle regroupe l’unité extérieure et l’unité intérieure au sein d’un même module généralement placé dans les combles. L’air chaud est distribué par un réseau de gaines.

Dimensionnement des pompes à chaleur air-air

Dimensionnement rigoureux : Vous l’aurez compris, les performances de la PAC air-air varient selon le contexte. Il est donc impératif que le dimensionnement de la puissance soit effectué par un professionnel qualifié. Il devra prendre en compte le lieu d’habitation (climat, altitude) et les caractéristiques thermiques de la maison (isolation, déperditions, volume à chauffer). Il sera ainsi en mesure de choisir une puissance totale adaptée ainsi que le nombre et l’emplacement des unités intérieures.

pompe a chaleur air air unité intérieure

Une unité intérieure de type console logée sous une fenêtre de toit.

Les fabricants proposent également des tableaux de puissance pour guider le dimensionnement. Exemple avec Atlantic :


Puissance nécessaire au projet4 000 W5 000 W5 400 W6 800 W8 000 W10 000 W
Nombre d’unités intérieuresBi-SplitsTri-SplitsQuadri- Splits5 postes
Puissance max.5 400 W6 100 W7 700 W8 800 W11 300 W14 000 W
Puissance à -7°C3 640 W4 490 W5 450 W6 080 W8 040 W11 200 W

Risques d’une installation mal dimensionnée : En cas de sous-dimensionnement, la maison ne pourra pas être chauffée correctement par grand froid et le confort espéré ne sera pas au rendez-vous. En cas de surdimensionnement, le prix de l’installation augmente sensiblement et la durée de vie de la PAC diminue (composants trop sollicités par des cycles marche/arrêt trop fréquents).

Isoler son logement en priorité : Avant de changer votre chauffage (quel qu’il soit), il convient d’abord de renforcer l’isolation du logement. Cela permet de réduire durablement sa facture de chauffage et de choisir par la suite une pompe à chaleur moins puissante. Elle sera à la fois mieux adaptée aux nouveaux besoins et moins chère.

Confort des pompes à chaleur air-air

En hiver : La PAC air-air diffuse la chaleur par convection forcée ce qui fait que le confort perçu est moyen. En effet, l’air est chauffé directement (convection) et il n’y a pas de part de rayonnement pour réchauffer les parois et les personnes.

confort pompe a chaleur air air

Pour éviter un ressenti de type « soufflant électrique », les constructeurs proposent des options de confort comme la possibilité d’orienter le flux d’air (pas directement sur les personnes) ou de choisir la vitesse de ventilation. Il est aussi possible d’ajuster les températures sur chaque unité et de programmer le chauffage grâce à des télécommandes. Un pilotage par Smartphone est également envisageable en option.

En été : La pompe à chaleur air-air peut contribuer au rafraîchissement du logement si celle-ci est réversible. Comme ces systèmes sont plus performants en région chaude, c’est une solution « deux en un » intéressante. En contrepartie, cela occasionne des consommations électriques en été.

Technologie Inverter : Le terme « Inverter » ne signifie pas que la PAC air-air est réversible mais désigne la régulation du compresseur. Une régulation de type « Inverter » est capable de faire varier la vitesse du compresseur pour moduler la puissance de la PAC. En pratique, cela se traduit par des températures plus homogènes et un confort accru.

pompe a chaleur air air inverter

Illustration de la régulation Inverter (Daikin)

Cette technologie augmente également la durée de vie du composant qui démarre moins fréquemment et limite ses consommations électriques par la même occasion. Tous les systèmes sont désormais dotés de la technologie Inverter à l’exception de quelques produits bas de gamme de grande surface de bricolage.

Bruit des pompes à chaleur air-air

Le bruit d’une PAC air-air peut constituer une gêne pour les occupants tout comme pour le voisinage et il faut être vigilant sur cet aspect.

Pour les utilisateurs : Le bruit peut provenir des unités intérieures dont la pression acoustique est indiquée dans les fiches techniques. Le niveau sonore dépend du type d’unité et de leur puissance. Exemple chez Viessmann pour des unités murales :


Puissance (kW)2.63.55.37
Pression acoustique (dB)21243132

Pour limiter la gêne lorsque la maison est calme, les fabricants proposent un mode « Sleep » pour réduire le niveau de ventilation des unités intérieures. Les gaines restent les émetteurs les moins bruyants.

bruit pompe a chaleur air air

Pour le voisinage : Le bruit peut provenir de l’unité extérieure dont la pression acoustique se situe le plus souvent entre 50 et 60 dB. L’AFPAC (Association Française pour la Pompe à Chaleur) a défini un ensemble de bonnes pratiques. On retient notamment le fait de positionner la PAC sur un support antivibratoire, loin des fenêtres, dans un espace ouvert et avec une ventilation qui n’est pas orientée vers les voisins.

installation pompe a chaleur air air

Recommandations (AFPAC) – Mur anti bruit (Fermisol)

Un mur antibruit doit être envisagé si les conditions ne sont pas satisfaisantes. Dans tous les cas, il est fortement conseillé d’évoquer un projet de PAC air-air avec les proches voisins.

Entretien et dépannage des PAC air-air

Entretien quotidien : L’entretien est assez simple et peu contraignant comparé au chauffage au bois. Il consiste à aspirer les filtres à air des unités intérieures tous les 15 jours et à nettoyer les filtres purificateurs tous les 6 mois. Ces derniers sont à renouveler tous les 3 ans. Au niveau de l’unité extérieure, un simple dépoussiérage suffit.

entretien pompe a chaleur air air

Tous les ans, un contrôle approfondi par un professionnel garantit une meilleure longévité de l’installation (même si ce n'est pas obligatoire).

Fiabilité : La fiabilité constitue un point faible des pompes à chaleur air-air. Dans son enquête sur la réparabilité des équipements, l’AQC (Agence Qualité Construction) mentionne que les composants semblent être « relativement fragiles par rapport à d’autres appareils » et ne sont « pas réparables » pour la plupart d’entre eux. Il faut en outre bénéficier d’une fourniture de courant électrique de bonne qualité (pas de PAC en bout de réseau électrique ou si les coupures sont nombreuses).

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Réparation d’une pompe à chaleur air-air (Valley Chauffage)

Garantie : Les pompes à chaleur sont le plus souvent garanties 2 ans. Une extension de garantie à 5 ans peut être proposée sur le compresseur pour un coût d’environ 250€ HT ou en contrepartie d’un contrat de maintenance. On trouve aussi des extensions de garantie concernant tout le système. Comptez entre 300 et 500€ HT selon la durée de la garantie (5 à 7 ans). Attention toutefois, la plupart de ces garanties concernent uniquement les « pièces » et pas la main d’œuvre.

Bilan environnemental des pompes à chaleur air-air

Intérêt environnemental : En France, le facteur de conversion de l’électricité est autour de 2.58. Cela signifie qu’il faut produire 2.58 kWh (principalement au niveau des centrales nucléaires) pour que l’utilisateur bénéficie d’1 kWh au final. On considère donc qu’une pompe à chaleur à un intérêt environnemental si son COP est supérieur à 2.58. Elle produit ainsi véritablement plus d’énergie qu’elle n’en consomme. Avec un COP moyen entre 2 et 2.5, la PAC air-air est proche de cette valeur.

radiateur électrique programmable

Avec un COP de 1, les radiateurs électriques sont bien moins écologiques que les PAC air-air.

Mais il faut surtout considérer qu’en remplacement d’une installation électrique, la plus value est importante puisqu’on divise par 2 les consommations d’énergie.

Gaz à effet de serre : Le fluide frigorigène utilisé dans les pompes à chaleur est un puissant gaz à effet de serre avec un fort PRG (Pouvoir de Réchauffement Global). Il présente un danger pour l’environnement en cas de fuites. L’institut Negawatt estime que ce taux de fuite se situe autour de 2% par an et de 5% en fin de vie :

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

Les PAC air-air délaissent progressivement le fluide R410a au profit du R32 qui est souvent présenté comme « écologique » bien qu’il reste un gaz à effet de serre important. Pour autant, l’institut Negawatt a calculé que même en utilisant un fluide avec un fort PRG type R410a, une PAC avec un COP de 2.5 libérait 4 fois moins de CO2 qu’une chaudière gaz à condensation.

En remplacement d’une installation électrique, la baisse significative des consommations en hiver contribue également à limiter les émissions de CO2 (estimées à environ 210 g par kWh pour le chauffage électrique). Attention toutefois à limiter les consommations liées au rafraîchissement en été.

On retiendra qu’une PAC air-air correctement installée présente bien un intérêt environnemental.

Prix des pompes à chaleur air-air

Le prix d’une pompe à chaleur air-air dépend directement de sa puissance nominale et du nombre d’unités intérieures à mettre en place. Pour un logement neuf, où les besoins sont faibles, il faut compter entre 5 000 et 8 000€ TTC, installation comprise ce qui en fait une solution plutôt accessible.

installation pompe a chaleur air air dans une maison neuve

Installation d’une pompe à chaleur air-air dans une maison neuve (Ets Robart)

En rénovation, on se situe plutôt entre 7 000 et 10 000€ TTC et il faut considérer que les pompes à chaleur air-air ne sont pas éligibles aux aides publiques. Il reste possible d’obtenir une prime privée qui se chiffre autour de 1 000€ selon vos conditions de revenus.

Dans tous les cas, il faudra mettre les entreprises en concurrence pour obtenir le prix du marché le plus juste.

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.

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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’un devis sérieux doit toujours s’accompagner d’une étude thermique. Les qualifications suivantes vous orienteront vers des professionnels spécialisés :

qualification pompe à chaleur

Avantages et inconvénients des pompes à chaleur air-air

Pour terminer ce tour d’horizon, on pèse le pour et le contre de ce système :

AvantagesInconvénients
Performant dans les régions où l’hiver est douxPeu adapté au climat rigoureux (zone H1)
Conso. divisées par 2 par rapport à un chauffage électriqueConfort moyen en chauffage
Rafraîchissement possible en étéSi rafraîchissement, conso. électriques en été
Bénéfice environnementalFluide frigorigène dangereux pour l’environnement
Installation facile par un professionnelRéseau électrique de bonne qualité (sans coupures)
Entretien limitéFiabilité et coût de maintenance
Pas de stockage de combustibleAppoint le plus souvent nécessaire
-Bruit (unité extérieure principalement)
-Non éligible à la plupart des aides financières

Conclusion : Une solution intéressante réservée à des cas spécifiques



Les pompes à chaleur air-air constituent un système intéressant car elles produisent plus d’énergie qu’elles n’en consomment. Mais cela n’en fait pas une solution « miracle » pour autant car il faut considérer que les performances chutent de façon sensible avec la baisse des températures extérieures.

Les PAC air-air seront donc particulièrement adaptées aux hivers doux (où il y a souvent un besoin de climatisation en été) et aux logements très bien isolés. Elles pourront s’envisager notamment en remplacement de radiateurs électriques. Elles entrent en concurrence avec les poêles à granulés qui présentent plus de contraintes d’entretien mais constituent une solution plus écologique et soutenue par les aides publiques.

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