Des pompes à chaleur sous la neige / Image : Getty.
Maintenir une performance optimale même dans des conditions polaires, tel est le défi à relever pour les pompes à chaleur. Alors que les fabricants continuent d’innover afin d’atteindre cet objectif, une étude récente suggère que ces systèmes surpasseraient déjà les solutions de chauffage traditionnelles à base de fioul, de gaz ou d’électricité durant les périodes de froid intense.
Les pompes à chaleur sont souvent citées dans les scénarios de transition énergétique. Elles sont intéressantes en raison de leur rendement énergétique élevé et leur faible émission de CO2. Cependant, des interrogations subsistent quant à leur performance pendant les périodes de grand froid. En effet, leur efficacité se voit diminuée à mesure que la température extérieure baisse. Du moins pour les modèles aérothermiques (air/air, air/eau), les plus largement répandus actuellement.
C’est dans ce cadre que des experts de l’Université d’Oxford ont décidé de mener l’enquête. Ils ont scruté de près le coefficient de performance (COP) de divers modèles de pompes à chaleur aérothermiques lors de conditions climatiques rigoureuses. Le COP mesure le rapport entre l’énergie utilisée et celle générée par l’appareil. Il oscille habituellement entre 3 et 4 pour les usages domestiques. Un score de 3 indique, par exemple, que 1 kWh d’électricité consommée permet de produire 3 kWh de chaleur.
Les conclusions de l’étude sont assez éclairantes : même lorsque la température chute en dessous de 0 °C, les pompes à chaleur resteraient efficaces. Elles surpasseraient les systèmes de chauffage traditionnels tels que les chaudières à gaz, à fioul et les chauffages par résistance électrique (convecteurs, radiateurs).
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Pour mener à bien son étude, l’équipe de l’Université d’Oxford s’est intéressée à deux sortes de climats : les climats hivernaux plus tempérés et ceux nettement plus rigoureux. Dans un premier volet de l’expérimentation, les chercheurs se sont focalisés sur des zones où les hivers sont généralement moins sévères, avec des températures ne descendant que très rarement en dessous de -10 °C (comme c’est le cas dans la plupart des pays européens). Des pompes à chaleur classiques ont été mises à l’épreuve dans ces conditions.
Ils ont découvert qu’avec des températures oscillant entre 5°C et -10 °C, le COP moyen s’établissait à 2,74. Ce résultat démontre que ces appareils surpassent les méthodes de chauffage traditionnelles comme le chauffage à combustion fossile ou à résistance électrique dans des climats relativement doux, sans besoin d’un chauffage d’appoint.
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Pour le second volet de leur recherche, les scientifiques se sont tournés vers des climats plus extrêmes, comme ceux rencontrés en Alaska, dans le Minnesota ou en Finlande. Ici, ils ont utilisé des modèles spécifiques de pompe à chaleur conçus pour des températures froides, dont ceux des marques Mitsubishi et Toshiba. Face à des conditions glaciales atteignant jusqu’à -35 °C, ces appareils ont également montré des coefficients de performance intéressants, résumés dans le tableau suivant :
| Modèle de PAC |
Lieu | Température (°C) | COP |
| Mitsubishi (MSZ-RW25VG) | Finlande | – 30 | 1,5 – 2 |
| Toshiba (RAS-25N4KVPG) | Finlande | – 30 | 1 – 1,5 |
| Non spécifié | Minnesota (USA) | – 12 | 1,3 |
| Non spécifié | Alaska | – 35 | 1,8 |
Ainsi, même dans les conditions de froid intense, les pompes à chaleur à air se sont avérées plus efficaces que les alternatives traditionnelles en maintenant un COP allant jusqu’à 2. Les systèmes de chauffage fonctionnant au fioul et à gaz, à de telles températures, ont des COP bien en dessous de 1. Toutefois, il est à noter que lors de froids extrêmes, un système de chauffage d’appoint pourrait s’avérer nécessaire afin de mieux répondre aux besoins en matière de chauffage.
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Commentaires
Pour améliorer les performances par grand froid il est préférable d'échanger sur l'eau du sous-sol plutôt que sur l'air
Petit détail tout de même: plus il fait froid, moins la machine extraira de la puissance. Avec la technologie "Inverter" (Compresseur à vitesse variable), la courbe de puissance disponible est maintenue "plate" jusqu'à une température basse (souvent entre -5 et -15°C) puis diminue proportionnellement à la température en dessous. Si le COP chute à 2 la puissance baisse aussi significativement à ces niveaux de températures ce qui fait que dimensionner un chauffage rien qu'avec ça exige d'avoir une machine grosse donc chère.
Autre problème: cette baisse de performance va amplifier la surconsommation par grand froid ce qui aggrave fortement l'appel de puissance par basse températures sur le réseau. De ce fait on devrait préconiser systématiquement (quand c'est possible) la bi énergie PAC + Poêle (normal ou à granulé selon préférence). Cette association ne coute pas plus cher car l’économie réalisée sur le dimensionnement de la pac paye en partie le poêle et ça permets une utilisation optimale de l’électricité et du bois pour des émissions de GES vraiment basses. En outre ce couplage permet de souscrire à un contrat Tempo qui va encore réduire le cout de fonctionnement.
Je n'y crois pas beaucoup. La PAC paierait le poêle et le poêle paierait la PAC? Combien coûterait un tel système. Je chauffe +ECS au gaz à condensation 170 m2 pour 1000 euros/an. Comment faire sur ces 1000 euros des économies suffisantes pour amortir un tel système hybride avant qu'il ne faille le remplacer (sans parler de la place nécessaire à tout cela)? Il faut bien distinguer les opportunités offertes par la construction neuve et les contraintes auxquelles on doit faire face dans la rénovation. Et peut-être distinguer aussi les maisons de ville et les maisons de campagne.
Analyse-remarque intéressante. J'ai des PAC et j'en suis satisfait. Elles ne sont pas de technologie inverter, mais j'y songe fortement au moment de leur remplacement. En journée, elles sont alimentées par mes panneaux PV. Pour la nuit, j'essaye de diminuer leur fonctionnement pour économiser l'électricité, en jouant sur l'inertie thermique de la maison pour ne pas perdre trop de degrés en quelques heures.
C'est pas miraculeux, mais j'estime qu'avec 7000 kWh / an achetés à EDF pour plus de 150m2 je ne m'en sors pas trop mal (10 000 kWh/an avant les PV).
Un mode hybride (pas pensé à l'époque de la construction) aurait effectivement pu constituer un intéressant relais les jours les plus froids où effectivement les PAC tirent un peu la langue..
Bonjour, Oui, l'inverter permets aussi d'améliorer le COP, notamment en mi saison, et parce que les moteurs a aiment permanent ont un meilleur rendement que les moteurs asynchrones. Cependant l'inverter c'est aussi de l’électronique de puissance, et très complexe, donc plus de risque de panne à court terme, et vieillira probablement moins bien sur le long terme. En sus la carte électronique a l'extérieur est exposée au chaud, froid, humidité... Vous m'avez compris! J'entretiens une PAC à vitesse fixe d'une amie qui a plus de 40ans et qui marche encore très bien! Du coup si votre machine fonctionne bien gardez là ... Moi ce que je conseille, c'est de mettre un petit compteur d’énergie pour surveiller la conso de sa pac. Si elle est "normale" (à croiser avec l'intensité de l'hiver) c'est que tout va bien. Il faut pas y toucher! (Toute action sur les valves... emmène des risques de fuite...) . Une PAC quand ça marche bien on n'y touche pas! Faut juste surveiller la perf!
Votre commentaire est très pertinent. C'est le combo gagnant que je compte installer chez moi. Pour l'instant, je fonctionne avec mon poêle à bois, la maison est bien isolée et je suis en Tempo.
Reste plus que la PAC air-air pour chauffer surtout en inter saison et hors jours rouge.
Toutes les situations sont différentes.Dans votre cas, la PAC est un chauffage d'appoint, puisque le gros du chauffage l'hiver se fait au bois (non renouvelable d'après moi). C'est même plutôt un rafraichisseur. Dans ce cas, on peut se limiter à des petits systèmes air-air. Dans le cas où on cherche à se débarrasser du gaz (comme moi), on est obligé d'envisager une grosse PAC air-eau (relativement chère). Pour que cela soit rentable, il faut qu'elle fasse tout sans appoint (avec disparition du contrat de gaz et surtout pas de poêle). Même une PAC hybride n'est pas rentable. Il faudrait un COP de 4 moyen sur l'année ....et une garantie technique longue durée sur les compresseurs....chinois.
Et donc votre solution, c'est ?
Ma solution c'est: on ne peut pas faire la promotion systématique de la PAC comme une solution à tous les problèmes de transition énergétique, comme il est fait sur la plupart des sites compétents (celui-ci et plus généralement ceux dont le métier est de vendre des PAC, et jusqu"au gouvernement qui veut faire de la France le leader mondial de la PAC). Il vaudrait mieux montrer des exemples où la PAC est la solution et d'autres où il faut rechercher autre chose (avec des analyses comptables, mais ça, on ne trouve pas beaucoup). Je pense à tous ces gens qui se sont fait avoir par une publicité fallacieuse et qui n'ont pas su voir que ce n'était pas fait pour eux. C'est un peu comme les VE d'ailleurs qui ne sont une solution que pour certains d'entre nous, mais que les pouvoirs publics promeuvent comme LA solution quittes à passer en force. Ce comportement est contreproductif et ne nous permettra pas d'atteindre les objectifs. Et cela encourage tous les margoulins.
Super intéressant de raisonner uniquement sur la base du COP
On a vraiment à faire des génies.
En gros, une PAC consomme 1kwh pour théoriquement produire 3 kwh de chaleur,
Sauf que la centrale à gaz qui a produit l'électricité a elle consommé 3kwh de chaleur pour produire 1 kwh d'électricité.
Donc il est où le gain en efficacité comparé à une chaudière gaz ?
Surtout que le COP ne donne pas la performance de chauffage.
Tout le monde s'en fout de savoir qu'une PAC consomme 3 fois moins pour chauffer votre maison à 15°C qu'une chaudière gaz pour la chauffer à 21°C.
Quelle est la véritable consommation d'énergie pour offrir le même niveau de confort qu'une chaudière gaz ou fioul ?
Le COP vous donne la perf à 7°C dehors / 20° dedans. Ce n'est pas trés représentatif des performances réelles qui pente être différentes d'un modèle a l'autre, notamment s'il y a des appoints elec, c'est pourquoi cette unité a été remplacée par le SCOP (moyenne du COP sur la saison pour un climat moyen) plus représentatif des performances réelles sur un hiver. Les modèles haut de gamme divisent par 5 vis a vis d'un chauffage électrique équivalent. Sinon pour ce qui est de l’énergie on s'en tape aussi un peu. Ce qui intéresse c'est le cout saisonnier amorti et les émissions de GES pour le volet écolo. Et la ça dépends du mix énergétique du pays. En France c'est franchement très bon, surtout si vous couplez votre pac a un poêle a bois pour les jours très froid (la ou le contenu GES du Kwh est le plus élevé),
Pour justifier l'usage d'une PAC,électrique on se réfère trop souvent "à un chauffage électrique équivalent". Du point de vue de la transition énergétique, cela n'a pas d'intérêt: c'est remplacer de l'électricité par de l'électricité réputée propre en France. Ce qui serait plus intéressant pour la transition, c'est se débarrasser du gaz. Mais dans ce cas, l'investissement en PAC est rarement rentable. Personne ne veut vraiment répondre sur ce point.
Même en France, l'électricité reste 3 fois plus chère que le gaz naturel.
Et comme la plupart du temps les PAC sont très chère à l'achat et qu'elles ne fonctionnent que dans des maisons très bien isolées, elles sont très difficiles à amortir.
Restez avec votre gaz et laissez les autres tranquilles.
Merci mais personne vous a demandé votre avis.
Ni le vôtre, quand on voit vos commentaires toujours à critiquer sans apporter la moindre solution.
Je suis d'accord avec Samy Batina sur ce point. Si les prix relatifs gaz/électricité restent ce qu'ils sont, il n'y a pas moyen de rentabiliser un investissement centré sur une PAC même air-eau (et même avec un plancher chauffant). Si l'on ajoute les contraintes (coût de la PAC très supérieur aux autres systèmes, gestion des températures basses/appoint, forte isolation nécessaire, faible réversibilité), il est difficile de financer ce type d'investissement sur des durées inférieures à 20 ans (et après 20 ans il faut recommencer). C'est embêtant quand on prétend mener une politique publique qui doit amener TOUT le parc en BBC avant 2050. A moins qu'on décide de tout fabriquer et investir à perte, je ne vois pas comment on va y arriver sans des aides monstrueuses de l’État que la France ne saurait supporter.
C'est tout à fait mon droit de critiquer ce qui nul et inefficace, les PACs comme vos commentaires pourris.
Un commentaire à la hauteur de vos autres commentaires. No comment !
La bonne blague. Quand il fait 10 deg au dessus de zéro ma PAC air air ne chauffe pas du tout. On nous prends pour des jambons.
Actuellement je suis à un cop de 6.53 (15°) hors production eau chaude. Faites vérifier votre PAC au plus vite.
Ne pas comparer votre PAC et une PAC Mitsubishi avec la techno Hyper heating. Celles-ci peuvent fonctionner jusqu'à -25°C.
J'habite le Canada et les thermopompe nouvelle génération chauffe ma maison jusqu'à-25 celcius.
Par contre ma vieille thermopompe à -6 celcius elle avait de la misère à donner de la chaleur!
Si a 10° au dessus de 0 elle chauffe pas, ça s’appelle s'appelle une PAC en panne.... Une chaudière en panne ne chauffe pas non plus...
Je pense qu'il voulait écrire 10 en dessous de zéro.
Toutes les PAC sont testé par une normes indépendante avec explication est mesure.
Attention pour les systèmes a air par un temps très humide la formation de givre diminue les performances et surtout peut bloquer le ventilateur.
Plusieurs cycle de chauffe sont nécessaire pour dégivrer dans les cas comme celui là température très froide plus forte humidité le plus simple est de coupé la PAC au petit matin.