Rendement pompe à chaleur (PAC) géothermique

La pompe à chaleur géothermique utilise un système sol-eau ou sol-sol pour produire de l’énergie thermique et électrique. Les facteurs les plus importants à prendre en compte avant l’achat sont le coefficient de performance énergétique (COP) et le coefficient de performance énergétique saisonnier (SCOP), deux valeurs pour établir le niveau réel de rendement d’une PAC. En moyenne, son efficacité est compris entre 4 et 4.5 (COP) et entre 5.5 et 6 (SCOP).

Qu’est-ce que le rendement d’une pompe à chaleur géothermique ?

Le rendement d’une PAC géothermique est indiqué principalement par le COP (coefficient de performance). Cet indice indique l’efficacité de la PAC selon un rapport entre l’énergie produite et injectée dans le logement et l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de la PAC. Plus la valeur est élevée, plus la PAC est efficace.

Moyen de chauffage	Rendement	Prix moyen
PAC géothermique	COP entre 4 et 4.5	Entre 15.000 et 25.000€
PAC air-air	COP autour de 3	5.000€
PAC air-eau	COP autour de 3	9.000€
Chauffe-eau thermodynamique	COP entre 3 et 4	Entre 2.000 et 3.000€
Chaudière à gaz	COP supérieur à 1	Entre 3.000 et 6.000€

Coefficient de performance (COP) : premier indice du rendement d’une PAC géothermique

Le COP est le coefficient de performance qui se mesure par le rapport entre l’énergie rendue et l’énergie électrique consommée. Plus le COP est élevé, plus la PAC est efficace : elle produit plus de chaleur en consommant moins d’électricité.

Le COP moyen d’une PAC géothermique est de 4. Le COP d’une PAC géothermique varie selon le type d’installation :

• PAC géothermique à tubes horizontaux : avec des tubes placés entre 0 et 12 mètres de profondeur, a un COP compris entre 3 et 5
• PAC géothermique verticale : qui descend entre 12 et 100 mètres, le COP est de 4
• PAC géothermique : qui dépassent 100 mètres de profondeur et utilisent de l’eau souterraine, le COP dépasse 4

Quel est le coefficient de performance (COP) idéal pour sa pompe à chaleur géothermique ?

Le COP idéal pour une PAC géothermique est de 5 même si généralement elle a une valeur réelle moyenne de 4. Une PAC géothermique a un COP constant même à très basse température, car la chaleur du sol fluctue très peu.

C’est pourquoi la PAC géothermique ne perd jamais de son efficacité grâce à ce COP constant tout au long de l’année. À noter toutefois que le rendement de la PAC géothermique diminue fortement lorsque la maison est mal ou pas isolée.

Comparaisons : COP PAC géothermique et COP des autres types de PAC

Il existe différents types de PAC, chacune avec une technologie différente et des coefficients de rendement différents. En plus de la PAC géothermique, il existe aussi la PAC aérothermique (PAC air-air ou air-eau) et la PAC hydrothermique (PAC eau-eau).

1. Rendement : COP d’une PAC géothermique et COP d’une PAC aérothermique

Par PAC aérothermique, on entend une pompe à chaleur qui tire son énergie en exploitant l’air provenant de l’environnement extérieur. Le COP moyen de la PAC air-air varie entre 2 et 3, tandis que celui de la PAC géothermique est de 4.

Dans les régions les plus froides, les températures basses ont un impact sur le rendement de la PAC air-air. La PAC doit travailler davantage pour produire de l’énergie thermique, surtout si son COP est faible, ce qui a pour effet d’augmenter la consommation électrique pour produire de la chaleur.

2. Rendement : COP d’une PAC géothermique et COP d’une PAC hydrothermique

Le COP moyen d’une PAC hydrothermique est de 2,5 et de 4. La PAC hydrothermique (PAC eau-eau) reçoit de la chaleur par le biais de sources d’eau ou des nappes phréatiques et non par le sol comme la PAC géothermique. Le froid a un faible impact sur la PAC hydrothermique.

Coefficient de performance saisonnier (SCOP) : indice de rendement plus complet d’une PAC géothermique

En complément du COP, il existe un autre indicateur, le SCOP, qui donne une valeur de rendement plus réelle. Le SCOP est le coefficient de performance saisonnier et indique le ratio de l’énergie produite annuellement par la PAC. Il permet d’établir la classe énergétique d’une PAC.

Contrairement au COP, le SCOP prend en compte toutes les variations climatiques au fur et à mesure que les saisons changent. 

Le SCOP moyen d’une PAC géothermique est compris entre 5,5 et 6. Étant donné que le SCOP tient compte du changement climatique et de la température extérieure tout au long de la saison, il s’agit d’une valeur plus concrète et réelle que le COP sur le rendement effectif de la PAC.

Quel est le coefficient de performance saisonnier (SCOP) idéal pour sa PAC géothermique ?

Le SCOP idéal pour une PAC géothermique est de 6. Le SCOP est un indicateur similaire au COP : si la maison est mal isolée, il n’est pas rentable d’installer la PAC. Trop de déperditions thermiques augmentent le travail de la PAC et par conséquent sa consommation.

Dans ce cas,  il y a une perte de chaleur d’environ 25% – 30%. Dans les régions froides, par contre, la PAC géothermique est très efficace même en hiver.

Comparaisons : SCOP PAC géothermique et SCOP des autres types de PAC

L’indice SCOP existe non seulement pour la PAC géothermique, mais aussi pour les PAC aérothermiques et hydrothermiques.

1. Rendement : SCOP d’une PAC géothermique et SCOP d’une PAC aérothermique

Le SCOP moyen d’une PAC aérothermique est d’environ 3 à 3.4 tandis que celui d’une PAC géothermique oscille entre 5.1 et 6.

En comparant les PAC géothermique et aérothermique, la différence réside dans la manière dont elles tirent leur énergie. La géothermie exploite le sol ou l’eau, tandis que la PAC air-air ou air-eau capte les calories dans l’air.

2. Rendement : SCOP d’une PAC géothermique et SCOP d’une PAC hydrothermique

Le SCOP moyen d’une PAC eau-eau varie entre 3.4 et 4, tandis que celui d’une PAC géothermique se situe généralement entre 5.1 et 6. Dans certains cas, le fonctionnement de la PAC hydrothermique est similaire à celui de la géothermie : les deux tirent l’énergie de l’eau de la nappe phréatique.

Est-il possible d’améliorer le rendement de sa pompe à chaleur géothermique ?

Pour améliorer le rendement de sa PAC géothermique, il est nécessaire de procéder à certains aménagements.

1. Le logement doit posséder une bonne isolation

Afin d’empêcher la chaleur de s’échapper, ce qui a un impact négatif sur le COP et crée une surcharge de la PAC, il est conseillé d’isoler le logement. Pour cela, il faut prévoir une isolation globale de la toiture, des murs, du sol, des fenêtres et des portes.

Si on installe une PAC géothermique avec un COP de 4.5 dans une maison mal isolée, la PAC pourrait consommer plus du double et avoir une baisse de rendement de 30%.

Par exemple, pour chauffer 100m²/jour, s’il faut normalement une puissance nécessaire de 15kW, pour une habitation mal isolée, il faut environ 25kW – 30kW.

2. Les émetteurs de chaleur doivent être efficaces

Pour améliorer le rendement de la PAC et réduire les factures d’énergie, une autre solution est d’associer à la PAC des émetteurs efficaces. Pour cela il convient de remplacer les vieux radiateurs par de nouveaux ou de privilégier les émetteurs à basse température comme les planchers chauffants.

De cette façon, la PAC peut atteindre plus rapidement la température souhaitée en faisant moins d’efforts. Par exemple, si avec un radiateur classique on a 2.45 de COP, avec un plancher chauffant, on peut atteindre un COP de 4, soit une augmentation de 61%.

3. La PAC géothermique peut être couplée à un chauffage d’appoint

Lorsqu’on habite dans une région très froide où les températures sont toujours basses (sous 7°C), la PAC peut ne pas fonctionner comme d’habitude en ayant un rendement inférieur.

Dans ce cas, un conseil est de coupler la PAC à un chauffage d’appoint comme un chauffage au bois. Ainsi, Lorsque les températures baissent et que la PAC n’a pas la puissance nécessaire, le chauffage au bois prend le relais et fournit la partie manquante.