Pompes à chaleur: les principes de base

Chauffer au gaz et au mazout est une histoire qui touche à sa fin. C’est pourquoi on mise pleinement sur la pompe à chaleur comme alternative, un appareil électrique qui puise la chaleur dans l’environnement. Il existe différents types de pompes à chaleur sur le marché, mais toutes fonctionnent plus ou moins selon le même principe. Nous expliquons leur fonctionnement et leur rendement, et répondons aux questions les plus fréquentes.

 

Fonctionnement

Qu'est-ce que une pompe à chaleur?

Une pompe à chaleur est un appareil qui puise de l’énergie dans le sol, les eaux souterraines ou l’air – trois sources dans lesquelles une grande quantité de chaleur est stockée grâce au soleil (et, dans la terre, également au magma) – et la transforme en chaleur utilisable pour le chauffage central. Bien que la plupart des appareils fonctionnent à l’électricité, il existe aussi des pompes à chaleur au gaz naturel. Par ailleurs, on distingue à la fois des pompes à chaleur monobloc et des systèmes composés de deux unités (une extérieure et une intérieure).

Comment fonctionne une pompe à chaleur?

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur semble plus compliqué qu'il ne l'est. On peut le comparer à celui d'un réfrigérateur.

1. Extraction de l'énergie

Une pompe à chaleur extrait l'énergie de l'air, du sol ou de l'eau. Grâce à cette énergie, la pompe à chaleur fait s'évaporer un réfrigérant ou un fluide de refroidissement à travers un évaporateur intégré.

2. Compresseur

Le fluide évaporé est ensuite aspiré hors de l'évaporateur et comprimé à haute pression et à haute température par un compresseur. Un condenseur va reliquéfier les gaz sous haute pression et à haute température. La haute température est ainsi transmise au système de distribution de chaleur et la haute pression est éliminée par la valve d'expansion.

3. Redémarrage du cycle

Enfin, un détendeur va ramener le liquide de refroidissement de sa haute pression à sa basse pression d'origine, ce qui permet au cycle de redémarrer.

Tout au long de ce processus, c'est que le compresseur qui consomme la plupart de l'électricité, ce qui met immédiatement en évidence un avantage majeur des pompes à chaleur: leur faible consommation d'énergie. Entre 65 et 80% de l'énergie fournie par la pompe à chaleur est extraite de l'environnement. Cela permet de réduire les émissions de CO₂.

 

Rendement

Bien qu'une pompe à chaleur fonctionne de manière durable, son installation nécessite tout de même un investissement important, que vous devez de préférence récupérer le plus rapidement possible. C'est pourquoi un rendement maximal est d'une importance capitale.

COP

L'efficacité d'une pompe à chaleur est exprimée par le COP, le coefficient de performance. Celui-ci est calculé en divisant l’énergie que la pompe à chaleur puise dans l’air, le sol ou les eaux souterraines par l’électricité qu’elle consomme pour fonctionner. Plus la différence de température entre la source et la température de chauffage souhaitée est faible, plus le COP est élevé, et donc meilleur est le rendement.

Une bonne pompe à chaleur atteint, sur une année complète, un COP moyen d’environ 4. Cela signifie que pour chaque kWh d’électricité consommée, elle fournit en moyenne 4 kWh de chaleur utile. Les fabricants indiquent souvent différents COP, en fonction de la température de départ du chauffage.

Pompe à chaleur vs. chaudière

À titre de comparaison: une chaudière à condensation moderne au gaz ou au mazout atteint un rendement maximal de 90 à 95%. Cela signifie qu’elle fournit en moyenne 0,9 kWh de chaleur pour 1 kWh de combustible. Une pompe à chaleur avec un COP de 4 produit donc environ quatre fois plus de chaleur par unité d’énergie.

SCOP et SPF

Comme la température extérieure varie, le SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) donne une image plus fiable. Il calcule le rendement sur une année complète et tient compte des variations saisonnières ainsi que des pertes de chaleur.

Il existe également le SPF (Seasonal Performance Factor). Dans la pratique, il s’agit pratiquement du même concept. La différence réside dans le fait que le SPF tient parfois aussi compte du rendement de production de l’électricité (par ex. centrales fossiles vs. sources renouvelables).

Efficacité optimale

Pour obtenir une efficacité optimale avec une pompe à chaleur, il faut tenir compte de plusieurs facteurs importants.

• Type de pompe à chaleur: une pompe à chaleur sol-eau offre généralement de meilleures performances qu’une pompe à chaleur air-eau, car la température du sol reste plus constante que la température extérieure.
• Isolation: une pompe à chaleur utilisée pour le chauffage d’une habitation n’a d’intérêt que dans une maison où les pertes de chaleur sont réduites au minimum. Si votre logement est suffisamment isolé (toit, sol, murs, vitrage à haut rendement), vous en tirerez davantage d’avantages.
• Système d’émission: le chauffage à basse température (comme le chauffage par le sol ou les radiateurs basse température) est idéal.
• Réglage professionnel: bien que certains systèmes (air-eau, air-air) puissent être installés soi-même, une mise en service correcte par un professionnel est cruciale.
• Panneaux solaires: ceux qui produisent une partie de leur électricité réduisent leur consommation effective et le temps de retour sur investissement.

Label énergétique
Les pompes à chaleur reçoivent une étiquette énergétique pour le chauffage des locaux (de A+++ à D) et pour l’eau chaude sanitaire (de A+ à F). Plus la classe est élevée, plus l’appareil est efficace. Il est néanmoins utile de consulter les valeurs SCOP et SPF fournies par le fabricant : elles montrent le rendement réel. Entre deux classes d’étiquette, il peut y avoir jusqu’à 25 % de différence de consommation.

 

Installation

Une installation de pompe à chaleur peut se composer d’une unité intérieure et d’une unité extérieure (système split ou bi-bloc), ou exister en version monobloc. Les deux types fonctionnent selon le même principe, mais diffèrent en termes de montage, d’exigences techniques et parfois d’applications.

Pompe à chaleur split

Dans une pompe à chaleur split, l’évaporateur et le compresseur/condenseur sont répartis entre une unité extérieure et une unité intérieure. Les deux sont reliés par des conduites contenant du fluide frigorigène. À l’intérieur se fait ensuite le transfert de chaleur vers l’eau du chauffage central ou, dans certains systèmes, vers un circuit de refroidissement actif en été.

L’avantage est que les conduites à l’intérieur ne contiennent que du fluide frigorigène. Il n’y a donc aucun risque de gel des canalisations d’eau. De plus, l’unité intérieure peut être installée de façon plus compacte, ce qui offre souvent davantage de flexibilité lors de rénovations ou en cas d’espace extérieur limité.

En revanche, une installation split doit toujours être réalisée par un technicien frigoriste certifié. Le travail avec des fluides frigorigènes exige non seulement un certificat F-gaz mais aussi du matériel spécialisé. C’est pourquoi de nombreux grands fabricants proposent un service de mise en service : l’installateur place l’appareil, et un technicien certifié contrôle les connexions de fluide frigorigène et met officiellement le système en marche.

En 2025, les pompes à chaleur split utilisent de plus en plus de nouveaux fluides frigorigènes à plus faible impact environnemental, tels que le R32 et surtout le propane (R290). Cette tendance est motivée par le règlement européen sur les gaz fluorés, qui prévoit une élimination progressive des réfrigérants fortement polluants.

Pompe à chaleur monobloc

Dans une pompe à chaleur monobloc, les principaux composants – évaporateur, condenseur et compresseur – sont réunis dans une seule unité extérieure. L’eau ou la saumure y est chauffée, puis circule via des conduites isolées vers l’intérieur, où elle transmet sa chaleur au système de chauffage. Le grand avantage est que le circuit frigorifique est fermé et testé en usine. L’installateur n’a donc pas besoin d’effectuer d’opérations frigorifiques et aucun certificat F-gaz n’est requis. Cela rend l’installation plus simple, plus rapide et souvent aussi moins coûteuse.

Les pertes de chaleur ne sont pas plus importantes que dans les systèmes split. Au contraire, comme l’eau a généralement une température plus basse que le fluide frigorigène, les pertes peuvent même être réduites.

De plus, les appareils modernes sont équipés d’une protection antigel (traçage électrique, circulateurs avec alimentation de secours ou utilisation de mélanges antigel), de sorte que le risque de gel des conduites est minimal. Aujourd’hui, ce risque ne pose pratiquement plus de problème.

Enfin, de plus en plus de fabricants utilisent le propane (R290) comme fluide frigorigène dans les monoblocs. Cette alternative respectueuse de l’environnement combine un faible effet de serre avec une haute efficacité.

Système d'émission

En général, le chauffage par le sol est recommandé comme la meilleure option pour une pompe à chaleur. Le système d'émission le plus approprié pour votre pompe à chaleur dépend principalement du fait que vous ayez une pompe à chaleur à basse température ou à haute température.

Pompe à chaleur basse température

Lorsqu'on parle de pompes à chaleur, il s'agit avant tout de pompes à chaleur basse température qui chauffent l'eau à 50 °C. Celles-ci fonctionnent mieux en combinaison avec un chauffage basse température si bien que le chauffage par le sol est l'option la plus adaptée, car il distribue l'eau du chauffage central à basse température (jusqu'à 40 °C) - contrairement aux radiateurs traditionnels, où l'eau circule à 80 °C.

Cependant, les ventilo-convecteurs constituent une bonne alternative: comme le ventilateur est allumé et pousse l'air à travers le convecteur, la pièce peut être chauffée avec une température d'eau plus basse. Avec ce système, vous pouvez simplement utiliser le système de tuyaux existant pour les radiateurs. Les radiateurs surdimensionnés, où l'eau circule à une température de 35 à 55 °C, sont également une bonne option.

Faisabilité 

Vous souhaitez faire installer une pompe à chaleur, mais vous ne savez pas si votre habitation peut passer au chauffage basse température avec le niveau d'isolation actuel? Vous pouvez le vérifier en réduisant la température d'alimentation de l'eau de votre chauffage central à 50 °C par une journée froide, en ouvrant les radiateurs et en vérifiant s'il fait encore assez chaud dans votre maison.

Si c'est le cas, une note de dimensionnement établie par un professionnel devrait permettre de clarifier si votre installation actuelle est suffisante ou si vous devez ajouter ou remplacer des radiateurs. S'il fait trop froid, la première chose à faire est d'isoler. 

Pompe à chaleur haute température

Vous rénovez et souhaitez installer une pompe à chaleur, mais vous ne voulez ou ne pouvez pas remplacer vos radiateurs? Dans ce cas, une pompe à chaleur haute température peut offrir une solution. Elle chauffe l'eau jusqu'à 65 °C et convient donc mieux à ceux qui veulent conserver leurs radiateurs. Toutefois, elle est plus chère à l'achat. 

Systèmes hybrides

Si votre logement n’est (pas encore) parfaitement isolé, ou si vous souhaitez passer progressivement à une autre solution, un système hybride peut être intéressant. Dans ce cas, une pompe à chaleur fonctionne en combinaison avec une chaudière à condensation au gaz. La pompe à chaleur couvre la majeure partie des besoins en chaleur, tandis que la chaudière n’intervient qu’en cas de demande de pointe ou de températures extérieures très basses. Cela réduit le coût de l’investissement et offre plus de flexibilité lors de rénovations.

Le choix d'une pompe à chaleur ou d'un système hybride se fait sur la base d'un calcul professionnel des pertes de chaleur

Autres points d'attention

Facile à entretenir, mais pas sans entretien

Les pompes à chaleur sont beaucoup plus faciles à entretenir que les chaudières classiques, car il n’y a pas de combustion et donc pas de suie ni de résidus de combustion. Néanmoins, un entretien régulier reste important pour garantir une longue durée de vie et un rendement élevé. En Belgique, en 2025, il n’existe pas d’obligation légale générale d’entretien pour les pompes à chaleur, contrairement aux chaudières au gaz ou au mazout.

Entretien recommandé

• Un contrôle annuel par un installateur ou une société d’entretien est fortement conseillé. Lors de cette visite, les réglages, les filtres, les ventilateurs, le fonctionnement de la pompe, les conduites de fluide frigorigène et les dispositifs de sécurité sont vérifiés.
• Le nettoyage des filtres et des échangeurs de chaleur évite les obstructions et les pertes de rendement. Pour les pompes à chaleur air-air et air-eau, cela est particulièrement important.
• Dans les systèmes hydrauliques (saumure/eau, eau/eau), il faut vérifier la circulation et la pression, ainsi que l’absence de fuites.
• Pour les systèmes avec connexions de fluide frigorigène (unités split), un contrôle périodique des fuites peut être obligatoire en fonction de la charge, conformément au règlement européen sur les gaz fluorés. Cette obligation est toujours en vigueur en 2025, mais de plus en plus de fabricants se tournent vers des réfrigérants naturels comme le propane (R290), pour lesquels cette exigence disparaît souvent.
• Les mises à jour logicielles et les systèmes de régulation intelligents (par ex. couplage avec des panneaux solaires ou des tarifs dynamiques de l’électricité) font de plus en plus souvent partie des services d’entretien proposés par les installateurs.

Une pompe à chaleur bien entretenue peut facilement durer 20 à 25 ans. Un entretien régulier prévient les pannes, maintient le rendement et réduit la sollicitation du compresseur et de la pompe.

Une pompe à chaleur bien entretenue peut facilement durer 20 à 25 ans

Pour l'eau chaude sanitaire

Lorsque vous chauffez votre logement avec une pompe à chaleur, il faut généralement un ballon supplémentaire pour l’eau chaude sanitaire. Si la pompe à chaleur est suffisamment puissante, elle peut être directement raccordée à un ballon d’eau chaude sanitaire. De plus en plus souvent, on utilise toutefois des chauffe-eau thermodynamiques séparés, qui fonctionnent de manière indépendante et puisent leur chaleur dans l’air.

Il existe également des appareils tout-en-un, dans lesquels la pompe à chaleur et le ballon d’eau chaude sont intégrés. Il est important que le réservoir ait une capacité suffisante (typiquement 150 à 300 litres), car les pompes à chaleur chauffent plus lentement qu’une chaudière classique. Les modèles modernes atteignent sans problème 60 à 65 °C, ce qui permet aux pompes à chaleur, en 2025, d’assurer une production d’eau chaude sanitaire complète et sûre.