Une PAC haute température c'est quoi ?
En rénovation, en remplacement d'une chaudière et quand on doit garder des radiateurs comme terminaux de chauffage, la pompe à chaleur haute température est une bonne solution, elle délivre une eau de 65 °C à 80 °C même à une température extérieure négative. Elle peut aussi assurée la production d'eau chaude sanitaire avec un kit hydraulique.
Le fonctionnement de cet appareil thermodynamique consiste à capter les calories présentes dans l’air (aérothermie), pour les transférer dans votre système de chauffage via des radiateurs en général.
La particularité de la pompe à chaleur haute température réside dans son aspect économique. En effet, son fonctionnement et particulièrement son coefficient de performance permettent de réaliser d’importantes économies sur la facture électrique en comparaison d’un système de chauffage traditionnel.
Pompe à chaleur basse ou haute température ?
On distingue deux types de pompes à chaleur « air-eau ». Ces pompes ne produisent pas la même température d’eau à l’intention du circuit de chauffage. En effet, les pompes à chaleur basse températures sont plus adaptées aux planchers chauffants et aux radiateurs à basse température, puisqu’elles produisent de l’eau à environ 40 à 50° C. On les privilégie aussi dans les régions où la température sont rarement négatives.
Les traditionnels radiateurs en fonte sont considérés comme des radiateurs haute température. Pour les faire fonctionner, il est préférable de se tourner vers une pompe à chaleur haute température. Elle est également adaptée aux très basses températures extérieures, même négatives (jusqu’à -20 °C). On la privilégie donc dans les régions les plus froides. Mais à ces températures extérieures attention au rendement réel des appareils.
Les différentes technologies des PAC haute température:
Compresseur EVI (beaucoup de marques):
Les compresseurs de type EVI sont des compresseurs équipés d’une connexion à injection de vapeur. Une partie du liquide après le condenseur passe au travers d’un détendeur annexe et d’un échangeur, une partie du liquide du circuit principal est ainsi sous-refroidit, ce qui permet au taux de compression et à la puissance frigorifique de s'accroitre.
Plus l'écart de pression entre la condensation (haute pression) et l'évaporation (basse pression) est grand, plus la compression est importante et donc la température de condensation sera élevée par rapport à la température d'évaporation.Un taux de compression élévé, améliore la capacité à transférer la chaleur depuis une source froide vers une source chaude. Cependant, cette augmentation de performances a des limites pratiques liées aux contraintes mécaniques sur le compresseur et les composants, ainsi qu'à la consommation électrique liée à la compression.
Architecture du circuit d'injection
- Compresseur scroll avec orifice d'injection de vapeur
- Condenseur
- Echangeur de chaleur supplémentaire intégré au circuit
- Détendeur
- Evaporateur
- Détendeur pour la modulation le débit du fluide
- Une électrovanne contrôlant le débit d'injection
- Injection vers compresseur
Avantages techniques spécifiques
Amélioration des performances
La technologie EVI permet des gains substantiels de performance :
- Augmentation de 8,19% à 42,26% d'efficacité énergétique par rapport aux pompes à chaleur traditionnelles
- Amélioration du rendement système jusqu'à 40% par rapport aux compresseurs standard
- Augmentation de la puissance frigorifique de 25% pour une même cylindrée
Extension de la plage de fonctionnement
Les compresseurs EVI permettent un fonctionnement étendu en basse température :
- Fonctionnement jusqu'à -25°C voire -30°C selon les modèles
- Maintien d'un COP efficace même à 0°C (COP de 2,51 avec CO2 comme réfrigérant)
- Températures de sortie d'eau élevées jusqu'à 65°C possibles
Réduction de la température de refoulement
L'injection EVI permet une gestion optimisée de la température :
- Réduction de 0,1°C à 0,5°C de la température de refoulement
- Protection contre la destruction du compresseur par surchauffe
- Compression quasi-bi-étagée réduisant les contraintes thermiques
La technologie Zubadan de Mitsubishi Electric
La technologie Zubadan ("Super Chauffage" en japonais) est basée sur un circuit frigorifique complexe qui permet une réinjection à 3 niveaux à la fois liquide et gazeuse. Ici c’est l’injection directe d’un mélange gaz/liquide de fluide frigorigène dans un compresseur de type scroll qui permet de développer une puissance calorifique suffisante même à basses températures.
Mécanisme d'injection flash
Le principe repose sur l'injection directe d'un mélange gaz/liquide du fluide frigorigène dans le compresseur à spirale. Cette injection flash permet :
- De maintenir un débit massique constant de fluide frigorigène même à basse température extérieure
- D'éviter la chute de pression qui affecte normalement les pompes à chaleur traditionnelles
- De garantir une courbe de compression optimale du compresseur
Performances techniques
Maintien de puissance
La technologie Zubadan permet :
- 100% de puissance calorifique maintenue de +7°C à -15°C extérieur
- Fonctionnement garanti jusqu'à -28°C (certains modèles -30°C)
- Température de sortie d'eau jusqu'à 60°C même à -7°C extérieur, sans appoint électrique
Coefficients de performance
Les performances énergétiques sont remarquables :
- COP chauffage jusqu'à 5,05 selon les modèles
- SCOP (rendement saisonnier) jusqu'à 4,95
- Classe énergétique A+++ en chauffage
- COP ECS jusqu'à 3,49 pour les modèles avec production d'eau chaude sanitaire
Rapidité et efficacité
La technologie Zubadan offre :
- Montée en température de la batterie deux fois plus rapide qu'un système Inverter standard
- Réduction de 30% de la durée des cycles de dégivrage
- Fréquence de dégivrage optimisée : passage de 75 à 150 minutes entre les cycles
PAC haute température Daikin
Cette marque développe un système avec 2 circuits indépendants montés en cascade, un au R410A et un autre au R134a, cette PAC permet des températures de 80 °C .
Daikin commercialise aussi des PAC hautes températures (18 kW maximum) utilisant comme fluide le R32. La technologie utilisée est proche de la technologie EVI soit un compresseur à double injection de gaz et de liquide. Daikin revendique une eau chaude à 70°C et un fonctionnement couvrant les besoins d’une maison de 100 m2 jusqu’à une température extérieure de - 15.
Les PAC haute température Daikin fonctionnent dans des plages suivantes:
- Température extérieure : -25°C à +35°C pour l'eau chaude sanitaire
- Température extérieure : -20°C à +20°C pour le chauffage
- Température eau : 25°C à 80°C selon les modèles
En savoir plus : Fonctionnement circuit frigorifique en cascade
Ce qu’il faut retenir de cette technologie !
Pour résumer les techniques autour de pompe à chaleur haute température s’uniformisent, elles utilisent le concept de l’injection de vapeur.
Juste après le condenseur, une certaine quantité du liquide frigorigène est prélevée. Pour être détendue et injectée pendant la phase de compression. Ce qui, si on regarde le diagramme enthalpique permet d’augmenter la pression de condensation, donc la quantité d’énergie disponible au condenseur.
Régulation des PAC haute température
- Régulation par loi d'eau: Suivant une température extérieure mesurée par une sonde, un automate ajustera la température d’eau de départ du chauffage suivant une pente prédéfinie soit en agissant soit sur une vanne 3 voies, soit en régulant la vitesse d'un compresseur à vitesse variable. En savoir plus.
- Pour certaines régulations le fonctionnement en mode bivalent alternatif ou parallèle est possible, quand une installation dispose d’un autre système de chauffage, une chaudière par exemple. Le but étant de déterminer sur la base de la température extérieure quelle source d’énergie sera prioritaire ou pas.
- Régulation sur la température d'eau: Régulation sur la température du départ ou du retour de l'eau de chauffage.
Prix d’une pompe à chaleur haute température ?
Plusieurs facteurs peuvent influencer le prix d’une pompe à chaleur haute température. Parmi eux se trouvent la marque, la puissance, les performances thermiques, la température minimale de fonctionnement, le volume du ballon tampon et les fonctions diverses de la machine. À cela, il faut ajouter le prix de la main-d’œuvre en lien avec l’installation et la mise en service de la pompe à chaleur haute température. Pour l’installer, les propriétaires peuvent prétendre à plusieurs aides.
Le prix moyen de la PAC haute température
En tenant compte de toutes les températures, installer une pompe à chaleur haute température coûte entre 8 000 et 16 000 euros. Le prix moyen est donc de 12 000 euros pour l’installation du dispositif. Il faut préciser que cette installation est souvent plus coûteuse qu’une pompe à chaleur basse température.
Le prix évolue donc en fonction des performances et de la qualité de la PAC haute température.
Le prix des travaux va aussi dépendre de la difficulté de l’installation, et des besoins du chantier. En effet, le prix augmente si le circuit de chauffage central doit être installé en même temps que la pompe à chaleur haute température. En fonction du logement (nombre de radiateurs), le surcoût peut être de 3 000 à 8 000 euros. Il est donc important de définir l’étendue des travaux d’installation pour avoir une idée très précise du prix de l’installation globale de la pompe à chaleur haute température. L’estimation d’un professionnel peut s’avérer utile dans ce cas.
Les aides financières de l’État pour l’installation d’une PAC air/eau ht ?
Les pompes à chaleur haute température air-eau sont éligibles à MaPrimeRénov' 2025 ( Attention, renseignez-vous car les conditions d’éligibilité sont souvent modifiées). Ces équipements, qui fonctionnent entre 65°C et 80°C doivent répondre aux critères techniques requis.
- PAC air-eau : efficacité énergétique saisonnière (ETAS) ≥ 111% pour les applications moyenne et haute température
- Intensité maximale au démarrage : 45A en monophasé ou 60A en triphasé si puissance < 25kW
- Installation par un professionnel RGE obligatoire
Quelques autres aides peuvent être sollicitées par les propriétaires qui décident d’installer ce système de chauffage. Parmi elles se trouvent la Prime Énergie et la Prime Énergie Plus, qui peuvent être accordées en fonction des performances thermiques de l’installation ainsi que sous certaines conditions de ressources. D’autres alternatives existent aussi comme l’Éco Prêt à Taux Zéro qui permet de financer votre PAC haute température sans intérêts, la TVA à taux réduit ainsi que les aides de l’ANAH.
