Cycle frigorifique, COP, SCOP, étiquette ErP, fluides R32/R290, monobloc vs bibloc.
Pompe à chaleur air/eau : principe, fonctionnement, COP/SCOP
Une PAC air/eau transforme 1 kWh d'électricité en 3-5 kWh de chaleur en captant l'énergie de l'air extérieur. Ce n'est pas de la magie — c'est de la thermodynamique. Voici comment ça marche, et pourquoi le COP/SCOP est la mesure clé pour choisir.
Le principe en une phrase
Une PAC ne crée pas de chaleur, elle la transporte : depuis l'air extérieur (même à -7 °C, l'air contient de l'énergie thermique) vers l'eau du circuit chauffage. Le compresseur électrique fait ce transport possible.
Le cycle frigorifique en 4 étapes
C'est exactement le mécanisme inverse d'un réfrigérateur.
1. Évaporation (capture chaleur extérieure)
- Le fluide frigorigène (R32, R290) à l'état liquide arrive à basse pression et basse température dans l'évaporateur (unité extérieure).
- Il capte la chaleur de l'air extérieur — même air à 0 °C contient assez d'énergie thermique.
- Il se vaporise (passe de liquide à gaz).
2. Compression (élévation pression et température)
- Le compresseur électrique (l'élément qui consomme l'électricité) comprime le gaz.
- La pression augmente → la température aussi (loi des gaz parfaits).
- Le gaz devient chaud et à haute pression.
3. Condensation (transfert chaleur au circuit)
- Le gaz chaud arrive dans le condenseur (échangeur eau).
- Il cède sa chaleur à l'eau du circuit chauffage.
- En se refroidissant, il redevient liquide.
- L'eau ressort à 30-50 °C selon réglage, va vers les radiateurs ou le plancher chauffant.
4. Détente (retour au cycle)
- Le fluide liquide haute pression passe dans le détendeur (capillaire ou électronique).
- La pression chute brutalement → la température aussi.
- Le fluide repart vers l'évaporateur. Le cycle recommence.
Pourquoi COP > 1 ?
La PAC ne "crée" pas d'énergie, elle en déplace. Pour 1 kWh consommé par le compresseur, 3-5 kWh de chaleur sont déplacés depuis l'extérieur vers l'intérieur. Le rendement (COP) dépend de l'écart de température : plus le saut est petit (eau 30 °C par air à 7 °C), plus le COP est élevé.
COP et SCOP : la mesure clé
COP (Coefficient de Performance)
Ratio kWh thermiques produits / kWh électriques consommés au point de fonctionnement nominal.
- Mesuré selon NF EN 14511 : air ext 7 °C / eau 35 °C → COP 4-5.
- Air ext 7 °C / eau 55 °C → COP 2,8-3,5.
- Air ext -7 °C / eau 35 °C → COP 2,5-3,5.
Le COP varie selon les conditions. C'est pour ça qu'on a le SCOP.
SCOP (Seasonal COP) — la valeur officielle
Moyenne pondérée saisonnière selon NF EN 14825, sur trois climats (froid, moyen, chaud), de -10 à +12 °C.
- C'est la valeur réglementaire ErP (étiquette énergétique).
- Référence climat moyen pour les fabricants en Europe.
- SCOP 4 = en moyenne sur la saison, 1 kWh élec produit 4 kWh chaleur.
Cibles 2026
| SCOP | Performance |
|---|---|
| ≥ 5,0 | Excellent (PAC basse T° premium) |
| 4,0-5,0 | Très bon |
| 3,5-4,0 | Bon (cible moyenne) |
| 3,0-3,5 | Moyen (PAC haute T° ou conditions difficiles) |
| < 3,0 | Faible (à éviter) |
Pour MaPrimeRénov' : SCOP ≥ 3,9 (basse T°) ou ≥ 3,5 (moyenne/haute T°).
L'étiquette énergétique ErP
Depuis septembre 2015, toute PAC a une étiquette ErP (Énergie Related Products) :
| Classe | ETAS (efficacité énergétique saisonnière) |
|---|---|
| A+++ | ≥ 175 % |
| A++ | 150-175 % |
| A+ | 123-150 % |
| A | 115-123 % |
| B | 107-115 % |
À retenir : viser A++ minimum (ETAS ≥ 150 %). Pour MPR : ETAS ≥ 126 % (BT) ou 111 % (MT).
Régime d'eau : la subtilité importante
Une PAC fonctionne en ΔT 5-7 °C entre départ et retour, vs ΔT 20 °C pour une chaudière classique :
- Plancher chauffant : départ 30-35 °C, retour 25-30 °C → COP optimal.
- Radiateurs basse température : 45-50 °C → COP correct.
- Radiateurs anciens : 70-80 °C → PAC haute température nécessaire (R290), COP plus bas.
Voir PAC + plancher chauffant ou radiateurs.
Fluides frigorigènes en 2026
R32 (difluorométhane)
- GWP : 675 (potentiel réchauffement).
- Inflammabilité : A2L (faible).
- Statut 2026 : majoritaire, mais fin sur petits formats au 1er janvier 2027 (règlement F-Gas 2024/573).
R290 (propane)
- GWP : 3 (négligeable).
- Inflammabilité : A3 (forte) → contraintes placement extérieur.
- Statut 2026 : en croissance, futur standard post-2027.
- Avantage : performance souvent meilleure que R32.
R454B
- GWP : 466.
- Inflammabilité : A2L.
- Statut : alternative émergente Daikin et Mitsubishi.
R410A
- GWP : 2 088. Interdit dans les installations neuves depuis 2025.
Voir Fluides R32, R290, R454B.
Types de PAC air/eau
Monobloc
- Tout le circuit frigorifique dans le groupe extérieur.
- L'eau chaude arrive directement dans le logement (tuyaux d'eau, pas de fluide).
- Avantage : pas de manipulation de fluide à l'installation, plus simple.
- Inconvénient : tuyaux d'eau extérieurs à isoler contre le gel.
Bibloc (split)
- Unité extérieure (compresseur + évaporateur) + module hydraulique intérieur (échangeur + ballon tampon).
- Reliés par une liaison frigorifique cuivre (comme une clim split).
- Avantage : plus discret esthétiquement, module intérieur silencieux.
- Inconvénient : installation plus complexe (frigoriste Cat. I).
Voir Monobloc, bibloc, split.
Limites de fonctionnement
Température extérieure minimale
- La plupart des PAC standard fonctionnent jusqu'à -7 °C à -15 °C.
- Modèles climat froid (Mitsubishi Zubadan, Daikin Altherma 3 H HT) : jusqu'à -25 à -28 °C.
- En-dessous : appoint électrique automatique ou chaudière hybride.
Givrage
- En hiver humide, l'évaporateur givre.
- La PAC fait des cycles de dégivrage automatiques : inversion temporaire du cycle (la PAC chauffe l'évaporateur).
- Pendant le dégivrage : l'eau du circuit est tiède, pas chaude. Normal.
Avantages de la PAC air/eau
- Économies : 60-75 % vs chaudière fioul, 30-50 % vs gaz, 70-80 % vs convecteurs élec.
- Aides 2026 majeures (jusqu'à 11 000 € MPR + 5 000 € CEE).
- Faible empreinte CO₂ : 60 g CO₂/kWh (mix élec FR) vs 2,7 kg/L fioul.
- Réversible possible (rafraîchissement été plancher).
- Durable : 15-20 ans avec entretien.
Limites
- Bruit unité extérieure : 45-65 dB(A) à 1 m, contraintes voisinage.
- Investissement initial élevé : 12-22 k€ avant aides.
- Performance dégradée par grand froid : besoin d'appoint si zone H1c (Alpes).
- Émetteurs adaptés : radiateurs anciens haute T° peu compatibles.
Prochaines étapes
- Dimensionner sa PAC air/eau (NF EN 12831) — étape critique.
- PAC + plancher chauffant ou radiateurs — compatibilité.
- MaPrimeRénov' 2026 pour PAC — barèmes complets.
- Remplacer chaudière fioul par PAC — ROI 2026.