Comment fonctionne une pompe à chaleur ?
Il existe plusieurs types de pompes à chaleur pour le chauffage. Quel que soit le modèle (air-air, air-eau ou géothermique), le principe de fonctionnement reste le même.
Les principales étapes de fonctionnement de la pompe à chaleur sont :
- le captage d’une source d’énergie sous forme de calories ou de chaleur présente naturellement dans l’air, dans l’eau souterraine ou dans le sol ;
- l’absorption de cette énergie par un fluide frigorigène ;
- la transformation du fluide frigorigène en vapeur par l’évaporateur ;
- la compression du fluide sous forme de vapeur par un compresseur, afin d’augmenter sa pression et sa température ;
- le transfert de chaleur vers l’intérieur du logement par le condenseur ;
- la transformation du gaz chaud à son état initial de fluide frigorigène suite à une baisse de température par le passage dans le détenteur, afin de recommencer un nouveau cycle thermodynamique.
Une pompe à chaleur permet ainsi d’utiliser une source d’énergie naturellement présente dans l’environnement et renouvelable. Cette installation consomme uniquement de l’électricité pour le fonctionnement de ses différents composants.
Comment fonctionnent les panneaux solaires ?
Il existe deux principaux types de panneaux solaires pour chauffer une maison.
Le panneau solaire photovoltaïque permet de produire de l’électricité verte grâce à l’énergie solaire, afin d’alimenter un chauffage électrique tel que des radiateurs électriques ou une chaudière électrique.
Un panneau solaire thermique va quant à lui produire de l’eau chaude par la captation de la chaleur du soleil. Cette eau chaude peut être ensuite acheminée vers des radiateurs à eau ou un ballon d’eau chaude.
Le fonctionnement des panneaux solaires diffère selon s’il s’agit d’une utilisation pour la production d’électricité ou d’eau chaude. Voyons plus en détail ces différents systèmes de chauffage solaire.
Le fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques
Les panneaux solaires photovoltaïques permettent de convertir l’énergie solaire en électricité. Pour cela, une installation photovoltaïque va fonctionner de la manière suivante :
- le captage des rayons du soleil par des cellules photovoltaïques généralement composées de silicium et intégrées dans les panneaux photovoltaïques ;
- la production d’électricité sous la forme d’un courant continu (CC) par l’interaction des photons du soleil et des électrons présents dans les atomes des cellules photovoltaïques ;
- la conversion du courant continu en courant alternatif (CA) grâce à un onduleur, afin de pouvoir utiliser cette électricité pour faire fonctionner différents appareils électroniques de l’habitation ;
- l’injection de cette électricité verte au sein du réseau électrique du logement par le biais d’un raccordement au tableau électrique ;
- l’injection du possible surplus d’électricité vers le réseau électrique local dans le cadre d’un contrat de revente du surplus d’électricité auprès d’un fournisseur d’énergie.
Ainsi, une installation de panneaux photovoltaïques ne représente pas uniquement un système de chauffage. Elle permet d’alimenter en électricité tout un logement. Cette électricité verte peut ainsi alimenter des radiateurs électriques, une chaudière électrique, mais également des luminaires, un lave-linge, etc.
Bien évidemment, la quantité d’électricité produite dépend du taux d’ensoleillement. Selon la localisation du logement équipé de panneaux solaires photovoltaïques, cette installation ne permet pas de tendre vers une totale autonomie énergétique. Cependant, les économies d’énergie réalisables sur la facture d’électricité sont significatives.
Le fonctionnement des panneaux solaires thermiques
Les panneaux solaires thermiques captent directement la chaleur du soleil. Ils ne produisent pas d’électricité, mais permettent d’alimenter des radiateurs à eau chaude, un plancher chauffant…
Pour cela, voici comment fonctionne une installation de panneaux solaires thermiques :
- l’absorption de la chaleur du soleil par les panneaux solaires thermiques équipés de collecteurs solaires, eux-mêmes composés de tubes métalliques permettant d’absorber efficacement cette chaleur ;
- le transfert de cette chaleur à un fluide caloporteur circulant dans les tubes métalliques des collecteurs solaires ;
- la circulation du fluide caloporteur chaud vers un échangeur thermique, afin de chauffer l’eau contenue dans le réservoir d’une chaudière ou d’un ballon d’eau chaude.
À noter qu’il est possible de coupler une installation de panneaux solaires thermiques à un système de stockage de la chaleur. Ces réservoirs d’eau chaude permettent ainsi d’accroître son autonomie énergétique en stockant la chaleur produite.
Quels sont les avantages et inconvénients d’une pompe à chaleur ?
Une pompe à chaleur représente indéniablement un système de chauffage avantageux afin de tendre vers une autonomie énergétique. Cependant, quelques points faibles sont également à prendre en compte. Voici une présentation générale des avantages et inconvénients de la pompe à chaleur.
Les principaux avantages sont :
- une excellente efficacité énergétique avec un coefficient de performance énergétique (COP) compris entre 3 et 7, c’est-à-dire qu’une pompe à chaleur va généralement produire entre 3 et 7 kilowatts-heures de chaleur pour 1 kilowatt-heure d’électricité consommée ;
- une faible émission de gaz à effet de serre (CO2) grâce à la consommation d’une énergie renouvelable ;
- une meilleure autonomie énergétique avec une réduction de la dépendance aux combustibles fossiles ;
- une polyvalence permettant de chauffer un logement en hiver et de le rafraîchir en été sur les modèles de pompe à chaleur réversible ;
- une conception du système de pompe à chaleur adaptable selon les besoins énergétiques du foyer et la configuration du logement ;
- un investissement rentable, grâce aux économies d’énergie réalisables sur la facture de chauffage ;
- une augmentation de la valeur verte de l’habitation.
Comme tout système de chauffage, une pompe à chaleur présente également quelques points faibles. Voici ses principaux inconvénients :
- un coût initial qui peut être élevé, notamment avec l’installation d’une pompe à chaleur géothermique qui peut avoisiner les 20 000 € de coûts initiaux ;
- une performance limitée lorsque les températures sont basses, ce qui nécessite l’utilisation d’un chauffage d’appoint en complément d’une pompe à chaleur ;
- des travaux d’installation possiblement importants, avec par exemple la nécessité de réaliser des forages géothermiques pour installer une pompe à chaleur géothermique.
À noter que les avantages et les inconvénients d’une pompe à chaleur dépendent en grande partie du modèle choisi. En effet, la performance et les contraintes ne seront pas les mêmes selon s’il s’agit d’une pompe à chaleur air-air, air-eau ou géothermique. Par conséquent, il est vivement conseillé de faire appel à un installateur professionnel afin de faire le point sur le type de PAC le plus adapté à votre logement.
Quels sont les avantages et les inconvénients des panneaux solaires ?
Les panneaux solaires ne cessent de se multiplier sur nos toits ces 20 dernières années. Mais sont-ils aussi avantageux qu’on le prétend ? Pour répondre à cette question, voici les points forts et les points faibles des panneaux solaires.
Les avantages des panneaux solaires sont :
- l’utilisation d’une énergie renouvelable, non polluante et à libre disposition ;
- un système de chauffage fiable et durable, avec une durée de vie estimée à plus de 20 ans ;
- un investissement rentable, grâce à une longue durée de vie des composants et à la quantité de chaleur ou d’électricité produite par l’énergie solaire ;
- la diversité de leurs applications, avec notamment la possibilité d’installer des panneaux solaires photovoltaïques pour produire de l’électricité ou des panneaux solaires thermiques pour produire de la chaleur ;
- une meilleure indépendance énergétique ;
- une augmentation de la valeur verte du logement équipé.
Les quelques points faibles à prendre en compte sont :
- un coût initial qui peut être élevé, avec par exemple une fourchette de prix allant de 7 000 à plus de 22 000 € pour une installation photovoltaïque d’une puissance de 3 kilowatts-crête (kWc) ;
- une dépendance aux conditions météorologiques et notamment au taux d’ensoleillement, avec une puissance limitée par temps couvert ;
- une fabrication de panneaux solaires qui n’est pas neutre au niveau des émissions de CO2 ;
- un espace requis minimum sur une toiture ou au sol, afin de pouvoir poser un nombre suffisant de panneaux solaires et couvrir une part non négligeable des besoins énergétiques du foyer ;
- des coûts supplémentaires à prévoir pour le stockage de l’énergie afin d’optimiser l’installation de panneaux solaires.
Bien que les panneaux solaires soient dépendants des conditions météorologiques, ces derniers représentent un investissement rentable. Ils permettent à la fois de réaliser d’importantes économies d’énergie sur sa facture de chauffage tout en contribuant à la transition énergétique.
Pompe à chaleur vs panneau solaire : quel est le système le plus simple à installer ?
L’adaptabilité des systèmes de chauffage au bâtiment représente un critère primordial à considérer au moment de choisir entre une pompe à chaleur et une installation de panneaux solaires.
Pour vous aider à faire un choix éclairé, voici les principales conditions d’installation des pompes à chaleur et des panneaux solaires.
Les conditions d’installation d’une pompe à chaleur
L’installation d’une pompe à chaleur nécessite l’intervention d’un installateur professionnel. En effet, quel que soit le type de pompe à chaleur choisi, il est nécessaire de calculer en amont l’espace requis pour son installation.
En outre, une pompe à chaleur géothermique nécessite une réelle expertise ainsi que des études préalables. En effet, il sera tout d’abord nécessaire d’effectuer une étude de sol afin de vérifier la faisabilité du projet. De même, l’installation d’une pompe à chaleur géothermique nécessite de réaliser des forages dans le sol. Pour toutes ces raisons, plusieurs professionnels devront intervenir selon leur domaine d’expertise.
Dans tous les cas, l’installation d’une pompe à chaleur nécessite de réaliser différents diagnostics afin de valider la faisabilité du projet ainsi qu’un certain nombre de travaux pour son installation.
De même, l’installation d’une pompe à chaleur doit faire l’objet d’une déclaration préalable en mairie. Vous devrez également vérifier que le fonctionnement de votre future pompe à chaleur ne constitue pas un trouble anormal du voisinage. Pour information, une pompe à chaleur émet un certain volume sonore en fonctionnement. Le groupe extérieur à l’origine de ce niveau sonore devra être suffisamment éloigné de vos voisins pour éviter tout conflit de voisinage.
Les conditions d’installation des panneaux solaires
L’installation de panneaux solaires doit idéalement être réalisée par un installateur professionnel. À noter que certains kits de panneaux solaires sont conçus pour être faciles à installer soi-même. Néanmoins, ce type de panneau solaire présente une puissance limitée par rapport à une installation classique réalisée par un professionnel.
Les panneaux solaires sont généralement posés sur une toiture. Dans ce cas, il sera essentiel de vérifier la solidité de cette toiture avant la pose des panneaux.
De même, la pose de panneaux solaires est soumise à une autorisation de travaux en mairie. Seules les installations photovoltaïques inférieures à une puissance de 3 kilowatts-heures et d’une hauteur maximale de 1 m 80 sont dispensées d’une telle déclaration.
Ainsi, l’installation de panneaux solaires représente généralement des travaux moins lourds et moins coûteux que la pose d’une pompe à chaleur. Là encore, tout dépend de l’envergure et du modèle de système de chauffage.
Bon à savoir : l’intervention d’un installateur RGE (reconnu garant de l’environnement) pour la pose d’une pompe à chaleur ou d’une installation de panneaux solaires est une obligation si vous souhaitez bénéficier des dispositifs d’aide financière proposés par l’État.
Quel budget prévoir selon le système choisi ?
Les coûts initiaux et d’exploitation des pompes à chaleur et des panneaux solaires dépendent en grande partie de leur puissance, de leur mode de fonctionnement ainsi que de la localisation du logement équipé.
Pour vous donner dès à présent un ordre d’idées, voici une estimation générale du budget à prévoir selon le système choisi et du possible retour sur investissement énergétique.
Pour une pompe à chaleur aérothermique (air-air ou air-eau)
La pompe à chaleur aérothermique fait partie des PAC les plus abordables en termes de prix. Comptez en moyenne entre 4 000 et 16 000 € pour une PAC air-air et entre 10 000 et 18 000 € pour une PAC air-eau.
Selon la localisation du logement, ce type de pompe à chaleur permet de réaliser jusqu’à 60 % d’économie sur sa facture de chauffage.
En outre, ce système de chauffage présente une durée de vie de 15 à 20 ans. Par conséquent, une pompe à chaleur est un investissement rentable en quelques années selon la puissance de l’installation et les conditions météorologiques.
Pour une pompe à chaleur géothermique
La pompe à chaleur géothermique présente un coût initial bien plus élevé qu’une pompe à chaleur aérothermique. Cela s’explique par les travaux nécessaires pour son installation. En effet, les travaux de forage géothermique augmentent significativement la facture d’installation.
Comptez en moyenne plus de 20 000 € pour une pompe à chaleur géothermique chauffant une maison individuelle de plus de 100 mètres carrés.
À noter que le principal avantage de la géothermie est une meilleure stabilité de la source d’énergie exploitée. Pour un même logement, une PAC géothermique permettra ainsi de produire davantage de chaleur tout au long de l’année qu’une PAC aérothermique.
La durée de vie de ses composants est quant à elle sensiblement la même que sur une PAC aérothermique, avec une durée de vie estimée à une vingtaine d’années.
De ce fait, une PAC géothermique est à considérer comme un investissement rentable sur le long terme du fait de ses coûts initiaux.
Pour des panneaux solaires photovoltaïques
Le budget à prévoir pour l’installation de panneaux solaires photovoltaïques dépend du nombre de panneaux et de leur puissance.
Comptez en moyenne entre 9 000 et 23 000 € pour une installation photovoltaïque permettant de couvrir la majorité des besoins énergétiques du foyer.
Selon les données recueillies par les principaux fournisseurs d’énergie, une telle installation permet de couvrir 40 à 60 % des besoins énergétiques d’un foyer, comprenant le chauffage.
De même, la durée de vie estimée des panneaux solaires photovoltaïques est d’environ 30 ans. Toutes ces données permettent aujourd’hui de considérer l’installation de panneaux solaires photovoltaïques comme rentable et ce quelle que soit la localisation du logement en France métropolitaine ou en outre-mer.
Pour des panneaux solaires thermiques
Le budget à prévoir pour des panneaux solaires thermiques dépend du système de chauffage. Prévoyez entre 3 000 et 7 000 € pour la pose d’un chauffe-eau solaire individuel (CESI) et entre 400 et 2 000 € le mètre carré de panneau pour l’installation d’un chauffage solaire combiné.
À noter que le rendement moyen de ce type de chauffage est de 30 à 40 %. En outre, la durée de vie des panneaux solaires thermiques dépasse rarement les 20 ans. Un panneau solaire thermique présente ainsi une durée de vie moyenne moins élevée qu’un panneau solaire photovoltaïque.
Bien que le prix représente un critère important au moment de choisir un système de chauffage, ce dernier ne doit pas être votre seul point de repère. En effet, vous devez également prendre en compte la superficie de votre logement ainsi que sa localisation. Ces différents facteurs vont influer sur la performance de votre système de chauffage.
Ainsi, une pompe à chaleur géothermique qui présente un coût initial élevé peut s’avérer être un investissement plus rentable qu’une pompe à chaleur aérothermique ou une installation photovoltaïque à un prix moins élevé.
Pour faire un choix adapté selon les besoins énergétiques de votre foyer, n’hésitez pas à prendre contact avec un installateur professionnel dans le secteur des chauffages à énergie renouvelable.
De même, vous pouvez bénéficier de nombreuses aides financières selon le système de chauffage choisi et vos revenus.
Parmi les aides financières les plus proposées pour l’installation d’une PAC ou de panneaux solaires, vous pouvez notamment demander à bénéficier de :
- MaPrimeRénov’ ;
- l’éco-PTZ ;
- la TVA à taux réduit.
Pour connaître le détail des aides financières qui peuvent vous être proposées selon votre projet et vos revenus, vous pouvez prendre contact avec un conseiller France Rénov’.
Pour résumer, le choix entre une pompe à chaleur et des panneaux solaires se situe principalement au niveau :
- des contraintes d’installation, avec notamment la pose d’une pompe à chaleur qui nécessite bien souvent des travaux plus conséquents que l’installation de panneaux solaires ;
- des contraintes météorologiques, avec par exemple une installation de panneaux solaires thermiques qui dépendra davantage du beau temps pour son bon fonctionnement qu’une PAC géothermique ;
- des coûts initiaux et d’exploitation, avec une large fourchette de prix qui dépend principalement de la puissance ainsi que du mode de fonctionnement du système de chauffage.
N’hésitez pas à contacter un installateur professionnel qui pourra vous réaliser un comparatif chauffage écologique actualisé selon votre projet. Dans tous les cas, l’énergie renouvelable pour le chauffage représente l’avenir et permet progressivement de s’affranchir de l’électricité provenant du nucléaire ainsi que du gaz soumis à une instabilité des prix.
