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Pompe à chaleur air-eau : fonctionnement, COP et installation
La pompe à chaleur air-eau (PAC air-eau) extrait les calories de l’air extérieur et les transféré au circuit de chauffage de la maison via un fluide caloporteur. Elle produit 2 à 4 kWh de chaleur pour 1 kWh d’électricité consommé (COP de 2 à 4), ce qui en fait le mode de chauffage électrique le plus econome. Elle est devenue la solution de chauffage la plus installée en rénovation en France depuis 2020.
Fonctionnement : le cycle thermodynamique
La PAC air-eau fonctionne selon le cycle de compression : un fluide frigorigene absorbe les calories de l’air extérieur (même par temps froid, l’air contient de l’énergie exploitable jusqu’à -15 à -20 degrés selon les modèles), se comprimé (montée en température), transféré sa chaleur au circuit d’eau, puis se detend et recommence. C’est le même principe qu’un refrigerateur en sens inverse.
Le COP et le SCOP : mesures de performance
Le COP (coefficient de performance) est le ratio entre l’énergie thermique produite et l’énergie électrique consommée à un instant donné. Le SCOP (seasonal COP) est le COP moyen sur toute une saison de chauffe, qui est plus representatif car il tient compte des variations de température extérieure.
| température extérieure | Temp. depart 35 degrés (plancher) | Temp. depart 55 degrés (radiateurs) |
|---|---|---|
| +7 degrés | COP 4,0-5,0 | COP 2,5-3,5 |
| 0 degrés | COP 3,0-4,0 | COP 2,0-2,8 |
| -7 degrés | COP 2,0-3,0 | COP 1,5-2,0 |
| -15 degrés | COP 1,5-2,5 | COP 1,2-1,5 |
Un SCOP de 3,5 signifie que pour 1 000 euros d’électricité, la PAC produit 3 500 euros de chaleur. Avec l’électricité à 0,25 euros/kWh, le kWh de chaleur revient à 0,07 euros, contre 0,08 à 0,12 euros pour le gaz et 0,12 à 0,18 euros pour le fioul.
Basse température vs haute température
La performance d’une PAC depend fortement de la température de depart du circuit de chauffage. Plus la température requise est basse, plus la PAC est efficace.
PAC basse température (35-45 degrés) : compatible avec plancher chauffant et certains radiateurs surdimensionnes. COP optimisé. nécessite souvent une requalification ou un remplacement des emetteurs de chauffage existants si la maison est equipee de radiateurs haute température (80-90 degrés).
PAC haute température (55-65 degrés) : compatible avec les radiateurs standards existants sans modification. COP moins favorable (3 à 4 fois moins efficient qu’une basse température dans les conditions les plus froides). Utile pour la rénovation sans remplacement des emetteurs.
La tendance actuelle est aux PAC dites « moyennement haute température » (50-55 degrés) qui permettent de remplacer une chaudiere gaz sans toucher aux radiateurs, avec un SCOP autour de 2,5-3,0.
Dimensionnement : calculer la puissance nécessaire
Le dimensionnement d’une PAC repose sur le calcul des déperditions de la maison (norme EN 12831). Pour une maison moyennement isolee (classé D au DPE) de 120 m2, les déperditions sont typiquement de 8 à 12 kW. Pour une maison bien isolee (classé C), elles tombent à 4 à 7 kW.
Une PAC surdimensionnee fonctionne en cycles courts (starts and stops fréquents) qui usent le compresseur et degradent le SCOP. Une PAC correctement dimensionnee fonctionne en cycles longs au froid, ce qui est optimal. La règle du pouce : dimensionner pour 70-80 % des besoins maximum, le complement etant assuré par l’appoint électrique intégré lors des pics de froid.
Aides en 2026
La PAC air-eau est très bien aidee en France en 2026 :
- MaPrimeRenov’ : 1 000 à 5 000 euros selon les revenus du foyer (hors très modestes)
- Pour les menages très modestes et modestes : 3 000 à 5 000 euros
- CEE (prime énergie) : 500 à 1 500 euros supplémentaires selon les fournisseurs
- TVA réduite à 5,5 %
Le coût total d’une installation PAC air-eau pour une maison de 120 m2 est de 8 000 à 15 000 euros TTC avant aides, et de 3 000 à 10 000 euros apres aides selon les revenus. Les aides sont conditionnees à l’intervention d’un plombier-chauffagiste RGE. Pour planifier une rénovation énergétique complète incluant la PAC, le point de depart est la strategie de rénovation énergétique.
PAC air-eau et production d’eau chaude sanitaire
La PAC air-eau peut assurer la production d’ECS via un ballon d’eau chaude sanitaire intégré ou supplémentaire. Deux configurations :
- PAC bi-fonction : une seule unite assuré le chauffage et l’ECS. Simple et econome en place, mais la PAC doit monter en température (50-60 degrés) pour l’ECS, ce qui réduit son COP sur cette production
- PAC chauffage + chauffe-eau thermodynamique independant : la PAC est optimisée pour le chauffage basse température, et l’ECS est assurée par un CET (chauffe-eau thermodynamique) distinct. Meilleur COP global mais double installation
Le chauffe-eau thermodynamique est détaillé dans un article spécifique qui compare les options pour l’eau chaude sanitaire. La cohérence isolation-ventilation dans une maison rénovée impacte également le fonctionnement optimal d’une PAC.
Dimensionnement et choix de la PAC
Le dimensionnement d’une PAC air-eau doit être réalisé par un professionnel thermicien sur la base du calcul des déperditions du logement (DPE ou étude thermique). Une PAC sous-dimensionnee ne couvrira pas les besoins les jours les plus froids. Une PAC sur-dimensionnee fonctionnera en cycles courts et s’use prematurement.
La puissance type d’une PAC pour une maison de 120 m2 en zone H2 est de 8 à 12 kW. Pour une maison bien isolee (rénovation BBC), 6 à 8 kW suffisent. La PAC doit couvrir 100 % des besoins jusqu’à la température de base (température de dimensionnement, généralement -7 degrés en zone H1) sans appoint électrique, sauf pour les jours exceptionnellement froids.
installation et entretien
L’installation d’une PAC air-eau nécessite un installateur RGE (Reconnu Garant de l’Environnement) pour bénéficier des aides. Les travaux comprennent : la posé de l’unite extérieure (sur dalle ou fixation murale), le raccordement hydraulique aux emetteurs existants, le raccordement électrique, la mise en service avec charge en fluide frigorigene. L’entretien annuel (obligatoire, contrat de maintenance recommandé) comprend le contrôle du fluide frigorigene, le nettoyage du condenseur et de l’evaporateur, et la vérification des paramètres de fonctionnement. La PAC air-eau est éligible à MaPrimeRenov’ (jusqu’à 5 000 euros pour les menages modestes) et au bonus BBC lors d’une rénovation globale. En complement de la PAC, le chauffe-eau thermodynamique assuré l’eau chaude sanitaire pour un système entierement low-carbone.