Les pompes à chaleur (PAC) représentent aujourd’hui une solution clé pour réduire les émissions de CO₂ en chauffant et rafraîchissant les bâtiments à l’aide de sources d’énergie renouvelable. Dans cet article, nous explorons la différence entre deux types courants de pompes à chaleur pour une habitation domestique typique : la pompe à chaleur air-eau et la pompe à chaleur eau-eau géothermique.
Grâce à des données de consommation estimées et des valeurs de coefficient de performance (COP), nous évaluerons l’efficacité et la consommation énergétique de ces deux systèmes. Enfin, nous verrons en quoi la géothermie se distingue, en particulier avec le potentiel de rafraîchissement passif, qui devient de plus en plus pertinent dans le contexte du réchauffement climatique.
Cet article ne traite toutefois pas des coûts d’installation des deux systèmes ni des coûts d’utilisation. Nous y reviendrons dans un prochain article.
Températures Moyennes et Demande de Chaleur Typiques
Pour cette comparaison, nous nous basons sur les températures moyennes mensuelles de Bruxelles, ainsi qu’une courbe de demande de chaleur typique pour une habitation en Belgique. Pour une maison de 150 m² isolée consommant annuellement 15 000 kWh de chaleur, la demande de chaleur varie selon les mois, avec des pics en hiver et une quasi-absence de besoin en été. Prenons l’hypothèse de la répartition mensuelle de consommation fournie dans le tableau ci-dessous.
| Mois | Température moyenne (°C) | Demande de chaleur (kWh) |
|---|---|---|
| Janvier | 3 | 2 500 |
| Février | 4 | 2 200 |
| Mars | 7 | 1 800 |
| Avril | 10 | 1 200 |
| Mai | 14 | 800 |
| Juin | 17 | 400 |
| Juillet | 19 | 200 |
| Août | 19 | 200 |
| Septembre | 16 | 400 |
| Octobre | 12 | 1 200 |
| Novembre | 7 | 1 800 |
| Décembre | 4 | 2 300 |
Analyse de la consommation d’une PAC Air-Eau
La PAC air-eau utilise l’air extérieur comme source de chaleur, ce qui rend son COP (coefficient de Performance) sensible aux fluctuations de température extérieure. Un COP plus élevé signifie que la PAC est plus efficace et nécessite moins d’électricité pour générer la même quantité de chaleur. Cependant, en hiver, lorsque la demande de chaleur est élevée et que la température extérieure est basse, le COP diminue, augmentant la consommation électrique.
| Mois | Température (°C) | COP estimé (conservateur) | Demande de chaleur (kWh) | Consommation électrique (kWh) |
|---|---|---|---|---|
| Janvier | 3 | 2.5 | 2 500 | 1 000 |
| Février | 4 | 2.6 | 2 200 | 846 |
| Mars | 7 | 2.8 | 1 800 | 643 |
| Avril | 10 | 3.0 | 1 200 | 400 |
| Mai | 14 | 3.2 | 800 | 250 |
| Juin | 17 | 3.4 | 400 | 118 |
| Juillet | 19 | 3.5 | 200 | 57 |
| Août | 19 | 3.5 | 200 | 57 |
| Septembre | 16 | 3.3 | 400 | 121 |
| Octobre | 12 | 3.0 | 1 200 | 400 |
| Novembre | 7 | 2.8 | 1 800 | 643 |
| Décembre | 4 | 2.6 | 2 300 | 885 |
| TOTAL | – | – | 15 000 | 5 420 |
Dans ce cas précis, pour produire 15000kWh de chaleur, la PAC Air-Eau consomme 5 420kWh d’électricité.
Analyse de la PAC Géothermique Eau-Eau
La PAC géothermique eau-eau utilise la chaleur stockée dans le sol. À une profondeur de plusieurs mètres, la température du sol reste stable, généralement autour de 10°C, indépendamment des variations saisonnières. Ce système offre donc un COP plus stable, généralement aux alentours de 4,5, indépendamment des variations de la demande de chaleur ou des températures extérieures.
| Mois | Température du sol (°C) | COP estimé | Demande de chaleur (kWh) | Consommation électrique (kWh) |
|---|---|---|---|---|
| Janvier | 10 | 4.5 | 2 500 | 556 |
| Février | 10 | 4.5 | 2 200 | 489 |
| Mars | 10 | 4.5 | 1 800 | 400 |
| Avril | 10 | 4.5 | 1 200 | 267 |
| Mai | 10 | 4.5 | 800 | 178 |
| Juin | 10 | 4.5 | 400 | 89 |
| Juillet | 10 | 4.5 | 200 | 44 |
| Août | 10 | 4.5 | 200 | 44 |
| Septembre | 10 | 4.5 | 400 | 89 |
| Octobre | 10 | 4.5 | 1 200 | 267 |
| Novembre | 10 | 4.5 | 1 800 | 400 |
| Décembre | 10 | 4.5 | 2 300 | 511 |
| TOTAL | – | – | 15 000 | 3 333 |
Dans ce cas, pour produire 15000kWh de chaleur, la PAC géothermique Eau-Eau consomme 3 333kWh d’électricité.
Analyse critique et hypothèses
Cette comparaison repose sur plusieurs hypothèses simplifiées, notamment des valeurs moyennes de COP et une température de sol constante de 10°C. En réalité, le COP exact d’une PAC dépend des spécifications du modèle, des conditions locales et des caractéristiques d’installation. Les valeurs précises de COP varient d’un fabricant à l’autre et nécessitent une étude technique approfondie pour chaque projet.
Le choix de la marque et du modèle de la pompe à chaleur est donc une décision importante.
Pour vous aider :
Le COP (Coefficient de Performance) est une mesure de l’efficacité d’une pompe à chaleur dans des conditions spécifiques, généralement données à une température fixe. Il indique combien de kilowatts de chaleur sont produits pour chaque kilowatt d’électricité consommée. En revanche, le SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) représente l’efficacité saisonnière et prend en compte les variations de température tout au long de l’année. Le SCOP est donc une mesure plus représentative de la performance annuelle d’une pompe à chaleur, reflétant mieux les économies d’énergie potentielles dans des conditions réelles.
Dans le cas d’une pompe à chaleur géothermique, la température du sol peut varier en fonction du dimensionnement du système. Il est crucial de s’assurer que la pompe à chaleur n’extraira pas plus d’énergie que le sol peut en fournir durablement. En effet, un prélèvement excessif pourrait entraîner un refroidissement progressif du sol, réduisant ainsi l’efficacité du système.
Une solution est alors d’utiliser le refroidissement passif en été pour recharger le sol.
Un avantage unique de la Géothermie : Le Rafraîchissement Passif
L’un des principaux avantages de la PAC géothermique, au-delà de son efficacité en hiver, est son potentiel pour le rafraîchissement passif en été. Dans un contexte de réchauffement climatique, la demande de refroidissement augmente, et le sol, avec sa température stable, offre une ressource idéale pour le refroidissement passif sans consommer d’énergie supplémentaire. En exploitant cette ressource naturelle, la géothermie permet de rafraîchir les bâtiments en été de manière écologique et économique, une solution qui répond parfaitement aux enjeux climatiques actuels et futurs.
Comme expliqué plus haut, rafraîchir son habitation en été avec la géothermie consiste en fait à transférer la chaleur excédentaire de l’intérieur vers le sous-sol. Cela permet de réchauffer progressivement le sol, assurant ainsi un fonctionnement encore plus efficace du système en mode chauffage durant l’hiver. La géothermie se révèle donc particulièrement performante en combinant chauffage hivernal et refroidissement estival, une option réellement avantageuse et durable.
Conclusion
Les deux technologies, PAC air-eau et PAC géothermique eau-eau, présentent des avantages significatifs pour la transition énergétique. La PAC air-eau est souvent plus accessible et flexible, mais elle est limitée par la variabilité de la température extérieure. En revanche, la PAC géothermique offre des performances plus stables et économes, tout en permettant le rafraîchissement passif en été.
Pour établir un choix définitif entre la PAC air-eau et la PAC géothermique, il est nécessaire d’analyser d’autres paramètres tels que l’espace extérieure disponible, les tolérances de bruit acceptables pour le placement d’une PAC air-eau, le budget d’investissement, le besoin de chaleur et de rafraîchissement du bâtiment…
Dans les grands projets (promotion immobilière, tertiaire, bâtiments publics etc), la combinaison des deux technologies est souvent une option très intéressante.
Resolia est à votre disposition pour réaliser une analyse personnalisée et vous accompagner dans le choix et la mise en œuvre de la solution la plus adaptée à vos besoins.