Pompe à chaleur (PAC)
Appareil qui utilise un cycle frigorifique pour transférer la chaleur d’une source plus froide (air, sol, eau) vers un milieu plus chaud, en fournissant 2 à 5 unités de chaleur par unité d’électricité.
Une pompe à chaleur fonctionne selon un cycle à compression de vapeur : un fluide frigorigène s’évapore à basse pression en prélevant la chaleur de la source ; un compresseur élève sa pression et sa température ; il se condense dans l’échangeur intérieur en cédant sa chaleur ; un détendeur le ramène à basse pression. En inversant le cycle, on obtient du froid.
COP = Q_heat / W_elec
Limite de Carnot : COP_max = T_hot / (T_hot - T_cold), températures en kelvins
Exemple : départ 35 °C, source 0 °C : 308.15 / 35 ≈ 8.8 (les appareils réels atteignent 40–55% de Carnot)
Le COP pratique se situe autour de 2,5 à 4,5 pour les PAC aérothermiques et de 3,5 à 5 pour les PAC géothermiques. Le rendement baisse quand l’écart de température augmente : les émetteurs basse température (plancher chauffant, radiateurs surdimensionnés à 35–45 °C) donnent les meilleurs résultats. Les fluides courants sont le R32, le R410A et, toujours plus souvent sous l’effet du règlement européen sur les gaz fluorés, des fluides naturels comme le R290 (propane) et le CO2 (R744).
Selon l’AIE, les pompes à chaleur pourraient réduire fortement les émissions mondiales de CO2 liées au chauffage des bâtiments ; les ventes mondiales tournaient autour de 10 à 12 millions d’unités par an en 2022–2024. Par rapport à une chaudière à gaz au rendement de 90 %, une PAC au COP saisonnier de 3 consomme environ 70 % d’énergie finale en moins pour la même chaleur.
Termes associés
Tous les termes →- COP (coefficient de performance)
Rapport entre la chaleur (ou le froid) utile fournie par une pompe à chaleur et l’énergie électrique qu’elle consomme, mesuré en un point de fonctionnement précis.
- SCOP (COP saisonnier)
Coefficient de performance moyen d’une pompe à chaleur sur une saison de chauffage normalisée, qui pondère les points d’essai selon la fréquence de chaque température extérieure.
- Pompe à chaleur air (aérothermie)
Pompe à chaleur qui puise la chaleur dans l’air extérieur pour assurer chauffage et eau chaude (air-eau) ou souffler de l’air chaud (air-air) ; c’est le type le plus installé.
- Pompe à chaleur géothermique (sol-eau)
Pompe à chaleur qui échange de la chaleur avec le sol par des capteurs enterrés ou des sondes verticales, et profite de la température stable du sous-sol pour un rendement saisonnier élevé.
- SEER (efficacité frigorifique saisonnière)
Seasonal Energy Efficiency Ratio : production de froid totale sur une saison de climatisation divisée par l’électricité consommée, en BTU/Wh (États-Unis) ou en W/W (UE).
- Réseau de chaleur
Réseau de canalisations isolées qui distribue de l’eau chaude ou de la vapeur produite par des sources centrales vers de nombreux bâtiments, pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire.