Pourquoi le COP d’une pompe à chaleur aérothermique baisse-t-il par temps froid ?

Le COP d’une pompe à chaleur aérothermique baisse normalement par temps froid, parce que le circuit frigorifique doit franchir un écart de température plus grand à mesure que l’air extérieur se refroidit. En même temps, la puissance de chauffage disponible de l’unité peut diminuer alors que les besoins de chauffage du bâtiment augmentent. La vraie question n’est donc pas de savoir si un produit est étiqueté « 8 kW », mais quelle puissance cette unité précise peut fournir à la température extérieure de base du lieu et à la température de départ d’eau dont le système de chauffage a réellement besoin.

Réponse rapide

Le froid modifie plusieurs grandeurs à la fois. La puissance calorifique est la chaleur utile que l’unité peut fournir ; la puissance absorbée est l’électricité qu’elle consomme ; le COP est la chaleur utile divisée par la puissance électrique absorbée en un point de fonctionnement donné ; l’efficacité saisonnière fait la moyenne des performances sur une plage de conditions plus large. Ces valeurs sont liées, mais elles ne sont pas interchangeables.

Une pompe à chaleur peut rester adaptée à un climat froid même si son COP et sa puissance diminuent. Tout dépend de la capacité de sa courbe de puissance à répondre encore à la courbe croissante des besoins du bâtiment à la température d’eau voulue, de l’effet du dégivrage sur le fonctionnement, et de l’appoint contrôlé disponible sous le point d’équilibre ou point de bivalence.

Sommaire

• Pourquoi l’air extérieur plus froid change les performances
• Puissance calorifique, puissance absorbée et COP
• Pourquoi la température de départ d’eau compte
• Deux exemples de tableaux de puissance de fabricants
• Besoins de chauffage du bâtiment et point d’équilibre
• Dégivrage et appoint
• Comment lire un tableau de puissance avant d’acheter
• Vérifications pratiques, FAQ et prochaine étape

Comment une pompe à chaleur aérothermique fonctionne par temps froid

Une pompe à chaleur aérothermique ne crée pas de chaleur à partir de l’électricité comme le fait un radiateur à résistance. Elle déplace la chaleur de l’air extérieur vers le logement grâce à un cycle frigorifique. La batterie extérieure absorbe la chaleur, le compresseur élève la pression et la température du fluide frigorigène, et l’échangeur intérieur cède cette chaleur au système de chauffage.

Quand l’air extérieur est plus froid, il contient encore de la chaleur utilisable, mais moins. La pompe à chaleur peut continuer à fonctionner, mais elle doit travailler avec un écart de température moins favorable. C’est pourquoi les performances d’une pompe à chaleur en hiver dépendent autant du climat extérieur, de la température de départ nécessaire et de la conception des émetteurs.

Pourquoi l’air extérieur plus froid change les performances d’une pompe à chaleur

La température d’évaporation du fluide frigorigène doit être inférieure à celle de l’air extérieur pour que la chaleur puisse entrer dans la batterie extérieure. Plus l’air se refroidit, plus le compresseur doit relever le fluide frigorigène d’une source plus froide jusqu’à la température demandée par le circuit d’eau intérieur. Cet écart plus grand augmente en général le travail du compresseur et réduit le COP.

Les performances par temps froid ne sont pas qu’une question d’efficacité. Une unité peut absorber plus de puissance électrique tout en fournissant moins de chaleur au maximum que par temps doux. La consommation d’électricité peut encore augmenter même si le COP reste supérieur à 1, parce que le bâtiment a besoin de plus de chaleur, que le compresseur fonctionne plus longtemps et que l’appoint peut se mettre en marche.

Puissance calorifique, puissance absorbée et COP ne sont pas la même chose

La puissance calorifique (HC) est la chaleur utile fournie, en kilowatts. La puissance absorbée (PI) est la demande électrique, en kilowatts, au même point de fonctionnement indiqué. Le COP est le rapport HC ÷ PI. Un COP de 2,0 signifie que 2 kW de chaleur sont fournis pour 1 kW d’électricité absorbée à ce point d’essai précis ; il ne décrit pas toute la saison.

L’efficacité saisonnière tient compte des variations de température, du fonctionnement à charge partielle et d’autres effets saisonniers selon une méthode définie. Elle est utile pour une comparaison générale, mais ni un COP isolé ni une étiquette saisonnière ne remplacent la vérification de puissance propre au modèle, nécessaire au dimensionnement.

Pourquoi la température de départ d’eau compte

La pompe à chaleur doit fournir la température d’eau que demandent les émetteurs. Un plancher chauffant basse température peut assurer le confort avec une eau bien plus fraîche qu’un système de radiateurs conçu pour une température de chaudière élevée. Exiger une eau plus chaude augmente l’écart de température du fluide frigorigène et réduit normalement l’efficacité disponible et, selon l’unité, la puissance utile.

C’est pourquoi la température extérieure seule ne suffit pas à définir une condition d’essai. Une notation de tableau de puissance comme A-7/W35, ou une ligne et une colonne définies par le fabricant, associe une condition d’air extérieur à une condition de température de départ d’eau. Il faut suivre exactement les définitions du document concerné.

Ce que montrent vraiment les tableaux de puissance des fabricants

La classe nominale d’un modèle n’est pas une promesse de puissance constante. Voici deux exemples de fabricants pour une température de départ d’eau d’environ 35 °C. Ils illustrent le principe technique, mais ils ne constituent pas une comparaison directe des performances, car les définitions de température extérieure et les conventions des tableaux ne sont pas identiques.

Daikin ERGA08DV : intégré, charge à 100 %

Le tableau Daikin ERGA08DV fourni définit Ta comme la température ambiante de bulbe humide. Il décrit HC comme la puissance calorifique à la fréquence maximale de fonctionnement, mesurée selon la norme EN 14511. Le tableau indique HC et PI ; la dernière colonne ci-dessous est calculée comme HC ÷ PI et n’est pas une valeur de COP imprimée telle quelle dans la source.

NØRDIS OPTIMUS PRO Split HOP8WODU : fonctionnement maximal

Le tableau technique NØRDIS fourni définit la température extérieure comme la température de bulbe sec et indique directement HC, PI et COP pour le fonctionnement maximal, normal et minimal. Les valeurs ci-dessous correspondent au fonctionnement maximal et à la colonne de température de départ d’eau de 35 °C.

Deux exemples de fabricants : pas une comparaison directe des performances

Les lignes Daikin utilisent la température ambiante de bulbe humide, alors que les lignes NØRDIS utilisent la température extérieure de bulbe sec. Les documents présentent aussi leurs données de fonctionnement de façon différente. Ces chiffres ne doivent donc pas servir à classer les fabricants ni à affirmer qu’une marque se comporte mieux par temps froid. Leur enseignement commun est plus limité : la puissance et l’efficacité dépendent du modèle exact, de la condition extérieure, du niveau de fonctionnement et de la température de départ d’eau.

Ce qui est normal et ce qui peut signaler un problème

Une certaine baisse hivernale est normale. Une pompe à chaleur peut fonctionner par temps de gel, mais sa puissance et son efficacité diminuent en général quand les conditions extérieures se refroidissent. Cela ne signifie pas à lui seul qu’il y a un défaut.

Certains signes méritent un contrôle plus poussé : usage fréquent du chauffage d’appoint, givrage persistant, mauvaise circulation d’air autour de l’unité extérieure, fonctionnement anormalement bruyant, ou logement qui n’atteint jamais la température visée sans une forte hausse de la température de départ.

Comment les cycles de dégivrage affectent l’efficacité

Quand l’humidité extérieure est forte et que la batterie est froide, du givre peut se former sur l’unité extérieure. Un cycle de dégivrage inverse brièvement le fonctionnement pour éliminer ce givre. Pendant ce temps, la chaleur fournie au logement diminue et la consommation d’énergie augmente, de sorte que l’efficacité saisonnière baisse.

C’est un comportement normal des systèmes aérothermiques par temps froid. L’effet varie selon la météo, la conception de la batterie, la stratégie de régulation et l’emplacement de l’unité extérieure. Certains fabricants mettent en avant une gestion du dégivrage plus intelligente, car réduire les cycles inutiles ou trop longs aide à protéger les performances en hiver.

Si le dégivrage semble trop fréquent, vérifiez que la batterie extérieure est bien dégagée, que des feuilles ou de la neige n’obstruent pas l’unité et que le système ne se trouve pas dans un microclimat humide et givrant. Si le comportement persiste, un diagnostic professionnel peut être nécessaire.

Besoins de chauffage du bâtiment et puissance de la pompe à chaleur

Quand la température extérieure baisse, le bâtiment perd en général de la chaleur plus vite, et la puissance de chauffage dont il a besoin augmente. En même temps, la puissance disponible de la pompe à chaleur peut diminuer. Le point où la courbe des besoins du bâtiment rencontre la courbe de puissance de la pompe à chaleur s’appelle souvent le point d’équilibre ou, dans les systèmes bivalents, le point de bivalence.

En dessous de ce point, la pompe à chaleur peut encore fonctionner efficacement et fournir beaucoup de chaleur, mais elle ne couvre peut-être plus seule la totalité des besoins du bâtiment. La conception détermine alors si une résistance électrique, une chaudière ou une autre source de chaleur contrôlée comble le manque. Il n’existe pas de température d’équilibre idéale pour tous : elle dépend du bâtiment, du climat, des températures des émetteurs, des hypothèses tarifaires et de l’unité choisie.

Comment lire un tableau de puissance de pompe à chaleur avant d’acheter

1. Obtenez un calcul des déperditions du bâtiment solide et justifiable.
2. Repérez la température extérieure de base du lieu.
3. Déterminez la température de départ d’eau dont les émetteurs ont besoin dans cette condition.
4. Trouvez la puissance calorifique du modèle exact à cette condition, ou près d’elle, de température extérieure et de température d’eau.
5. Vérifiez la puissance absorbée et le COP au même point lorsque le fabricant les fournit.
6. Lisez les définitions du fabricant : bulbe sec ou bulbe humide, fonctionnement maximal ou nominal ou intégré, et toute norme ou note de bas de tableau.
7. Tenez compte du dégivrage, des conditions d’installation et du comportement de la régulation, sans inventer de pénalité universelle.
8. Décidez ce qui comble tout manque sous le point d’équilibre et comment l’appoint est piloté.

Une « pompe à chaleur de 8 kW » peut ne pas fournir 8 kW à -7 °C, -15 °C ou -20 °C, surtout si le système de chauffage exige aussi une eau chaude pour les émetteurs. La question d’achat utile est la suivante : quelle puissance de chauffage cette unité précise peut-elle fournir à ma température extérieure de base et à la température de départ d’eau nécessaire ?

Quand l’appoint devient pertinent

L’appoint est pertinent lorsque la puissance de la pompe à chaleur est inférieure aux besoins du bâtiment, dans certaines conditions de fonctionnement ou de reprise, ou lorsque la stratégie du système prévoit volontairement une seconde source de chaleur. Sa présence ne prouve pas automatiquement une mauvaise conception de la pompe à chaleur. Ce qui compte, c’est que le point de fonctionnement attendu, la séquence de régulation, la demande d’électricité et l’apport annuel aient été pris en compte lors du choix.

Comment réduire la perte d’efficacité par temps froid

• Gardez la température de départ aussi basse que le logement le tolère confortablement.
• Utilisez des émetteurs bien dimensionnés, surtout si le logement est chauffé par des radiateurs.
• Améliorez l’isolation et réduisez les déperditions là où c’est possible.
• Vérifiez que l’unité extérieure est bien dégagée et qu’elle n’est pas obstruée par des débris ou de la neige.
• Vérifiez que la régulation, les sondes et le dégivrage sont correctement paramétrés.
• Vérifiez si le système a été dimensionné d’après les déperditions réelles du bâtiment.
• Entretenez l’unité pour que les batteries et les échangeurs restent propres et que le débit d’air reste bon.

Si vous cherchez à améliorer le rendement de la pompe à chaleur, la première question est en général de savoir si le logement peut être chauffé correctement avec une température de départ plus basse. Ce seul changement compte souvent plus que de petites modifications de la pompe à chaleur elle-même.

Exemple concret

Deux logements peuvent avoir la même pompe à chaleur et des résultats très différents en hiver. Une maison bien isolée, avec de grands radiateurs, peut fonctionner confortablement à une température d’eau plus basse, et la pompe à chaleur garde alors un meilleur COP même quand le temps se refroidit. Un autre logement, qui perd plus de chaleur et dont les émetteurs sont sous-dimensionnés, peut exiger une eau bien plus chaude, ce qui réduit l’efficacité et peut donner l’impression que l’unité « peine », alors que la cause tient à la conception du système.

C’est pourquoi le dépannage hivernal doit commencer par le bâtiment et le circuit de chauffage, et pas seulement par l’unité extérieure.

L’erreur la plus courante chez les propriétaires

L’erreur la plus courante consiste à comparer les performances réelles en hiver aux COP de la brochure et à supposer que tout écart signifie que la pompe à chaleur est défectueuse. Ces valeurs de laboratoire sont mesurées dans des conditions d’essai définies. Votre logement peut avoir besoin d’une autre température de départ, subir une autre météo et perdre plus de chaleur que ne le suppose le montage d’essai.

Une autre erreur consiste à accuser l’unité extérieure avant d’avoir vérifié la taille des radiateurs, l’isolation, les dégagements pour l’air et les réglages de la régulation.

Le conseil d’expert HavenPoint

Si une pompe à chaleur semble peu efficace en hiver, posez une question simple : le logement peut-il rester chaud avec une température de départ plus basse ? Si la réponse est non, la première solution n’est souvent pas une nouvelle pompe à chaleur, mais un meilleur dimensionnement des émetteurs, une meilleure réduction des déperditions ou un réglage de la régulation qui permet au système de fonctionner plus efficacement.

Ce que doit couvrir un bon contrôle de diagnostic

• Température extérieure et météo récente
• Fréquence du dégivrage
• Température de départ réglée, et si elle est plus élevée que nécessaire
• Adéquation des radiateurs ou du plancher chauffant
• Confort intérieur avec les réglages normaux de fonctionnement
• Dégagement autour de l’unité extérieure et état de la batterie
• L’appoint est-il plus sollicité que prévu ?

Si vous avez besoin d’un diagnostic plus poussé, comparez le comportement du système sur plusieurs jours froids plutôt que de le juger sur un seul matin de gel. Les performances varient avec l’humidité, le vent et la charge ; un instantané isolé peut donc induire en erreur.

FAQ

Les pompes à chaleur aérothermiques fonctionnent-elles encore par temps de gel ?

Oui. Elles peuvent fonctionner par temps de gel, mais leur efficacité et leur puissance diminuent en général quand la température extérieure baisse. La capacité exacte à basse température dépend du modèle.

Pourquoi les pompes à chaleur perdent-elles en efficacité quand il fait plus froid ?

Parce que le compresseur doit transférer la chaleur d’un air plus froid vers un système de chauffage plus chaud. Plus l’écart de température est grand, plus le compresseur doit travailler pour chaque unité de chaleur fournie.

Qu’est-ce qu’un cycle de dégivrage d’une pompe à chaleur ?

C’est un bref mode de fonctionnement qui sert à éliminer le givre de la batterie extérieure. Il est normal par temps froid et humide, mais il réduit temporairement la chaleur fournie et augmente la consommation d’énergie.

Comment améliorer l’efficacité d’une pompe à chaleur en hiver ?

Baissez la température de départ si possible, améliorez l’isolation, utilisez des émetteurs adaptés, gardez l’unité extérieure dégagée et vérifiez que le système est correctement dimensionné et entretenu.

Les chiffres d’efficacité EPREL sont-ils les mêmes que les performances dans un logement ?

Non. Ce sont des chiffres de comparaison utiles, mais la performance en conditions réelles dépend du logement, du climat, des émetteurs et de la régulation.

Conclusion

Le COP d’une pompe à chaleur aérothermique baisse par temps froid pour des raisons thermodynamiques normales, et une certaine baisse est attendue. Les principaux facteurs pratiques sont la température de départ, la taille des émetteurs, l’isolation, le dimensionnement, le dégivrage et la qualité de l’installation. Si les performances hivernales semblent mauvaises, commencez par vérifier le système de chauffage et le bâtiment, et pas seulement la pompe à chaleur elle-même.

Si vous comparez des pompes à chaleur pour un climat plus froid, ou si vous voulez savoir si votre système actuel fonctionne normalement, contactez HavenPoint pour des conseils pratiques adaptés à votre logement et à votre installation de chauffage.

Références

• European Commission — A Consumer’s Guide to Energy-Efficient Space Heaters (PDF)
• Fraunhofer ISI — German Sustainable Heating Solutions (PDF)