Une pompe à chaleur fonctionne-t-elle par grand froid ?

La réponse courte

Oui. Une pompe à chaleur air/eau actuelle chauffe une maison jusqu'à –20 °C, et souvent –25 °C, et elle reste plus économique qu'un chauffage électrique direct jusqu'à ces températures. Ce qui change avec le froid, ce n'est pas qu'elle s'arrête, c'est qu'elle consomme davantage pour produire la même chaleur, au moment précis où la maison en demande le plus. Tout l'enjeu est donc dans le dimensionnement et le choix du modèle : une pompe à chaleur prévue pour la température la plus froide de votre région passe l'hiver sans appoint ou presque. Une pompe à chaleur choisie sur catalogue, à partir de sa puissance affichée à +7 °C, laissera la résistance électrique faire le travail en janvier.

Comment une pompe à chaleur trouve de la chaleur dans un air à –10 °C

L'air extérieur contient de l'énergie tant qu'il n'est pas au zéro absolu, soit –273 °C. À –10 °C, il en reste beaucoup. La pompe à chaleur fait circuler un fluide frigorigène qui s'évapore à très basse température, bien en dessous de celle de l'air hivernal. En passant dans l'unité extérieure, ce fluide capte les calories de l'air, puis le compresseur le comprime, ce qui élève sa température, et cette chaleur est transférée à l'eau du circuit de chauffage. Le principe est celui d'un réfrigérateur à l'envers.

Ce qui limite le rendement par grand froid, c'est l'écart de température à franchir. Faire passer de la chaleur de –10 °C à 45 °C demande plus de travail au compresseur que de +7 °C à 35 °C. C'est pour cela que le coefficient de performance baisse quand il fait froid, sans jamais descendre au niveau d'un radiateur électrique.

La température de l'eau envoyée dans les radiateurs compte autant que la température extérieure. Un plancher chauffant ou des radiateurs basse température, alimentés à 35 ou 40 °C, gardent un excellent rendement même par –10 °C. Des radiateurs anciens qui réclament 60 °C font chuter le coefficient. C'est l'un des points que vérifie l'étude thermique, radiateur par radiateur.

Le dégivrage : pourquoi l'unité extérieure fume parfois

Entre +5 °C et –5 °C, quand l'air est humide, du givre se dépose sur l'échangeur de l'unité extérieure. La pompe à chaleur lance alors un cycle de dégivrage : pendant deux à cinq minutes, elle inverse son fonctionnement pour réchauffer l'échangeur et faire fondre le givre. On voit alors un nuage de vapeur s'échapper de l'unité et de l'eau s'écouler dessous. C'est normal, et c'est pour cela que l'unité extérieure doit être posée sur des plots ou une console avec un écoulement libre, jamais à même le sol où l'eau regèlerait.

Les cycles de dégivrage coûtent un peu de rendement, surtout autour de 0 °C sous la pluie ou le brouillard. Paradoxalement, un froid sec à –10 °C donne moins de givre qu'un temps humide à +2 °C. Les modèles récents limitent ces cycles grâce à des capteurs qui ne déclenchent le dégivrage que lorsque c'est nécessaire.

L'appoint électrique : quand se déclenche-t-il, et combien coûte-t-il ?

Toute pompe à chaleur air/eau intègre une résistance électrique d'appoint. Elle prend le relais quand la pompe à chaleur ne fournit plus assez de puissance pour tenir la consigne, et pendant certains dégivrages. Son rendement est de 1 : chaque kilowattheure consommé donne un kilowattheure de chaleur, comme un convecteur.

Sur une pompe à chaleur correctement dimensionnée, l'appoint ne tourne que quelques dizaines d'heures par an, lors des pointes de froid les plus rares, et pèse moins de 5 % de la consommation. Sur une pompe à chaleur sous-dimensionnée, il peut fonctionner des centaines d'heures entre décembre et février et représenter 20 à 30 % de la facture. C'est la première cause des « pompes à chaleur qui consomment trop » dont on entend parler : le problème n'est pas la technologie, c'est le calcul qui n'a pas été fait. Notre guide quelle puissance de pompe à chaleur explique comment on dimensionne à la température de base de votre région.

Choisir une pompe à chaleur faite pour l'hiver

• La température minimale de fonctionnement. Les modèles actuels fonctionnent jusqu'à –20 °C ou –25 °C. Dans l'est de la France, en montagne ou dans le Massif central, c'est le premier critère. Dans l'ouest et le sud, –15 °C suffit largement.
• La puissance restituée à –7 °C. Elle figure dans la documentation technique, pas sur la plaquette commerciale. C'est elle qui compte.
• Le coefficient saisonnier (SCOP) mesuré en climat « moyen » ou « froid » selon les fiches, à comparer à votre zone. Voir notre guide sur les zones climatiques H1, H2, H3.
• La technologie du compresseur. Les compresseurs à injection de vapeur, dits aussi « grand froid », conservent une puissance élevée en dessous de –10 °C. Ils se justifient dans les régions froides et les maisons anciennes.
• Basse ou haute température. Si vous gardez des radiateurs en fonte, une pompe à chaleur haute température, capable de produire de l'eau à 65 °C ou plus par –7 °C, évite l'appoint. Le guide maison ancienne ou mal isolée détaille ce choix.

Les pompes à chaleur air/eau Ariston que nous installons fonctionnent jusqu'à –25 °C et existent en version basse et haute température. Le modèle est choisi après l'étude, en fonction de la puissance nécessaire à la température de base et des émetteurs en place.

L'emplacement de l'unité extérieure compte en hiver

• Surélevée de 20 à 30 cm, sur plots ou console murale, pour que l'eau de dégivrage s'écoule et que la neige ne bouche pas l'entrée d'air.
• À l'abri des vents dominants, qui refroidissent l'échangeur et augmentent les dégivrages, mais sans casquette fermée qui ferait recirculer l'air froid rejeté.
• Jamais sous une pente de toit d'où la neige ou la glace peuvent tomber.
• Avec un écoulement des condensats prévu, vers un drain ou un lit de gravier, pour éviter une plaque de glace devant l'unité.

Ces points sont vérifiés lors de la visite technique. Ils influencent aussi le niveau sonore perçu par les voisins : voir notre guide bruit et voisinage.

Les bons réglages pour passer l'hiver

1. Ne coupez pas la pompe à chaleur la nuit ou en journée. Elle est conçue pour fonctionner en continu à faible puissance. Un arrêt suivi d'une relance à pleine puissance par grand froid déclenche l'appoint. Abaissez la consigne de 2 ou 3 °C, pas plus.
2. Faites confiance à la loi d'eau. Ce réglage adapte automatiquement la température de l'eau de chauffage à la température extérieure. Il est paramétré à la mise en service ; s'il est juste, inutile de monter la consigne quand il gèle.
3. Attendez avant de juger. Une maison bien isolée a de l'inertie : après un redoux ou une vague de froid, la température intérieure met plusieurs heures à se stabiliser. Monter le thermostat de 3 °C « pour aller plus vite » ne fait qu'appeler l'appoint.
4. Surveillez la consommation, pas le bruit de la machine. Par grand froid, l'unité extérieure tourne plus fort et plus longtemps, c'est normal. L'application de la pompe à chaleur permet de suivre la consommation jour par jour.
5. Dégagez l'unité extérieure après une chute de neige, sans outil, simplement à la main ou au balai, pour que l'air circule.

Notre guide combien consomme une pompe à chaleur donne les ordres de grandeur mois par mois, et le simulateur d'aides calcule ce que les aides prennent en charge sur l'installation.

Questions fréquentes

Une pompe à chaleur suffit-elle seule en région froide, sans chaudière d'appoint ?

Oui, si elle est dimensionnée à la température de base de la commune et si le modèle fonctionne jusqu'à –20 °C ou –25 °C. Des milliers de maisons en Alsace, en Lorraine ou en Auvergne sont chauffées uniquement par pompe à chaleur air/eau. L'appoint électrique intégré couvre les quelques heures les plus froides de l'année.

Pourquoi ma pompe à chaleur consomme-t-elle beaucoup plus en janvier ?

Parce que la maison perd deux à trois fois plus de chaleur par –5 °C que par +10 °C, et que le rendement de la pompe à chaleur baisse en même temps. Décembre, janvier et février représentent la moitié de la consommation annuelle. Si la hausse dépasse ce que prévoit la note de dimensionnement, c'est généralement l'appoint qui tourne trop, signe d'un réglage ou d'un dimensionnement à revoir.

De la vapeur et de l'eau sortent de l'unité extérieure, est-ce normal ?

Oui, c'est le dégivrage. L'unité fait fondre le givre de son échangeur, ce qui produit un nuage de vapeur et un écoulement d'eau pendant quelques minutes. Cela se produit plusieurs fois par jour quand l'air est humide et proche de 0 °C.

Faut-il une pompe à chaleur « grand froid » partout en France ?

Non. Un modèle standard fonctionnant jusqu'à –15 °C ou –20 °C convient à la majorité du territoire. Les modèles à injection de vapeur, qui gardent leur puissance sous –10 °C, se justifient dans l'est, en altitude et dans les maisons anciennes à radiateurs haute température. L'étude thermique le détermine à partir de la température de base de votre commune.

Peut-on installer une pompe à chaleur en plein hiver ?

Oui. L'installation se fait en une à trois journées et la pompe à chaleur est mise en service immédiatement. Pour un remplacement de chaudière, nous organisons la dépose et la mise en route sur la même journée autant que possible, afin de limiter la coupure de chauffage. L'hiver est d'ailleurs la période où une chaudière fioul ou gaz en fin de vie lâche le plus souvent.

Sources et hypothèses : coefficients de performance par température extérieure d'après les fiches techniques des pompes à chaleur air/eau actuelles et le règlement européen ErP (climat moyen et climat froid), températures extérieures de base par département (règles Th-U). Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur ; la note de dimensionnement remise avec le devis précise les chiffres de votre installation.